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IZKF-Projekt Z-3/57

Projekttitel:

Tissue Engineering eines humanen Myokardpatches zur kardialen Reparatur nach Herzinfarkt

Projektleiter:

Dr. Markus Leistner

Klinik und Poliklinik für Thorax-, Herz-und Thorakale Gefäßchirurgie

Wissenschaftlicher Mentor

Prof. Dr. med. Rainer Leyh

Klinik und Poliklinik für Thorax-, Herz-und Thorakale Gefäßchirurgie

Gastgebende Abteilung / Institut

Lehrstuhl für Regenerative Medizin

Laufzeit:

01.11.2016 - 31.10.2018

Abstract:

Hintergrund: Trotz großen Aufwandes zur Verbesserung des klinischen Outcomes schwer herzinsuffizienter Patienten steht bislang keine massentaugliche Therapie bei pharmakologischem Versagen zur Verfügung. Durch Tissue Engineering bieten sich vielversprechende Möglichkeiten zur Erzeugung eines Herzmuskelpatches als Narbenersatz nach Myokardinfarkt.

Ziel: Unter Berücksichtigung sämtlicher Voraussetzungen optimalen Zellüberlebens und adäquater Empfängergewebeintegration soll ein 3D-Ventrikelvollwandpatch entwickelt werden. Zu beachten sind hierbei eine autologe Quelle interstitieller wie parenchymaler Zellen, ein Netzwerk mikro- und makrovaskulärer Strukturen und eine einfach zu handhabende, optimierte Gerüstmatrix.

Methoden: Komprimiertes Kollagenhydrogel wird unter konstanter Perfusion eines eingebetteten Kanals in einem eigens konstruierten Bioreaktor inkubiert. Der Zentralkanal wird mit konfluierenden Endothelzellen besiedelt, zugleich proliferiert eine Mischung interstitieller (Endothelzellen, Perizyten, Fibroblasten, Myofibroblasten) und parenchymaler (Cardiomyocyten/cardiomyocytäre Progenitorzellen) Zellen innerhalb der Kollagenmatrix. Eine komplexe Vaskularisation wird durch zelluläre Selbstorganisation und VEGF-induziertes, endotheliales Sprouting generiert. Zugleich müssen die Optimierung der mechanischen Eigenschaften des Scaffolds, der Zellverhältnisse und der funktionellen Stimulation (elektrisches Pacing) berücksichtigt werden. Eine Mischung primärer Isolate aus humanen Vorhofohren (LAAs) und differenzierten iPSCs dient als Zellquelle. Überdies soll die Erzeugung autologer iPSCs aus patientenspezifischen LAAs künftig die Zellversorgung und die Entwicklung auf dem Weg zum immunsuppressionsfreien Transplantat stützen.

Bedeutung: Das Projekt soll 1) ein hochentwickeltes pharmakologisches Myokardtestsystem liefern und 2) den Weg zum in vivo Transfer ebnen. Hierbei ergeben sich zahlreiche Kooperationsschnittstellen mit den etablierten IZKF-Gruppen D und E.