Mini-Herz aus dem Labor schlägt wie ein echtes – und revolutioniert die Medizin
Grzegorz Loos
Mini-Herz aus dem Labor schlägt wie ein echtes – und revolutioniert die Medizin
Forscher haben ein Mini-Herz-Organoid entwickelt, das Struktur und Funktion eines echten menschlichen Herzens nachahmt. Das winzige Modell, das von Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts für Toxikologie und Experimentelle Medizin (ITEM) und der Medizinischen Hochschule Hannover geschaffen wurde, beginnt bereits nach nur vier Tagen zu schlagen. Seine Komplexität eröffnet neue Möglichkeiten, die Sicherheit von Medikamenten zu testen und Herzerkrankungen zu erforschen – ganz ohne Tierversuche.
Das Organoid besteht aus verschiedenen Zelltypen, darunter Herzmuskelzellen, Herzfibroblasten, Endothelzellen und mesenchymale Stammzellen, die alle aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen) gewonnen werden. Diese Kombination ermöglicht es, menschliches Herzgewebe präzise nachzubilden – das Organoid zieht sich sogar nach nur wenigen Entwicklungstagen wie ein echtes Herz zusammen.
Um die Realitätsnähe weiter zu erhöhen, integriert das Team derzeit ein Immunsystem, indem es Makrophagen hinzufügt, die ebenfalls aus iPS-Zellen stammen. Diese Ergänzung hilft dem Modell, die menschliche Biologie noch besser abzubilden, und macht es besonders wertvoll für die Erforschung von Krankheiten wie Herzinfarkten, Herzrhythmusstörungen und hypertropher Kardiomyopathie.
Forscher können das Organoid bereits nutzen, um zu testen, wie Medikamente die Herzfunktion beeinflussen. So veränderten sich beispielsweise die Kontraktionen des Organoids wie erwartet, als es mit Mavacamten behandelt wurde – einem Wirkstoff gegen hypertrophe Kardiomyopathie. Hochauflösende Analysen der Schlagmuster, Zellstruktur und Genaktivität ermöglichen es, mögliche kardiotoxische Effekte präzise zu erkennen, eine der Hauptursachen für das Scheitern von Medikamenten in der Entwicklung.
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Das ebenfalls am Projekt beteiligte Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB) plant, diese Technologie auf andere Organe auszuweiten. Künftige Anwendungen könnten den Verzicht auf Tierversuche vorantreiben, die Krebsforschung verbessern und Datenbanken mit patientenspezifischen Organoiden aufbauen, um Tumore und entzündliche Erkrankungen zu untersuchen.
Das neue Herz-Organoid bietet eine präzisere Methode, um die Sicherheit von Arzneimitteln zu bewerten und kardiovaskuläre Erkrankungen zu modellieren. Seine Fähigkeit zu schlagen, auf Behandlungen zu reagieren und Immunzellen zu integrieren, bringt die Forschung näher an die realen Bedingungen im menschlichen Körper. Dieser Fortschritt könnte langfristig die Abhängigkeit von Tierversuchen verringern und gleichzeitig die Medikamentenentwicklung sowie die Erforschung von Krankheiten entscheidend verbessern.
