Laborleiter: Dr. rer. nat. George Kensah
Titel: Entwicklung von neuartigen Strategien zur Regeneration von geschädigtem Herzmuskel
Leitung: Dr. rer. nat. George Kensah, Prof. Dr. med. Hassina Baraki
Kooperationspartner: PD. Dr. rer. nat. Dirk Wedekind (MHH)
Projektdauer: 2013 – 2020
Stand des Projekts: In Bearbeitung
Noch immer stellen Erkrankungen des Herz-Kreislaufsystems weltweit eine der häufigsten Todesursachen dar. Induziert pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) können dazu verwendet werden, Herzmuskelzellen in ausreichender Menge für die Regeneration von geschwächtem Myokard im Labor herzustellen. In den vergangenen Jahren haben sich die Hinweise verdichtet, dass sich hierfür vorgeformte und funktionelle Stammzell-abgeleitete Myokardkonstrukte besser eignen, als einzelne Herzmuskelzellen in Suspension. Letztere werden nach Applikation in das Myokard sehr schnell wieder ausgewaschen, wohingegen 3-dimensionale Herzmuskelkonstrukte an ihrem Einsatzort fixiert werden, und so ihr therapeutisches Potential besser entfalten können. In einem chirurgisch zugänglichen Kleintiermodell werden unterschiedliche Herangehensweisen getestet, um das Überleben des Transplantats und dessen Integration in das Empfängermyokard zu optimieren. Hierfür werden iPS-Zellen der Ratte zu Herzmuskelzellen differenziert, für die Gewebeherstellung verwendet und in einem Bioreaktorsytem zur Reifung gebracht, um anschließend in Ratten mit einem chronischen Myokardinfarkt transplantiert zu werden. Ziel dieses allogenen Ansatzes ist es, die Situation, wie sie bei der zukünftigen Anwendung dieses neuartigen chirurgischen Verfahrens in der Klinik vorzufinden ist, zu modellieren. Insbesondere die Untersuchung immunologischer Aspekte stehen im Fokus dieses Vorhabens, da neben der chronischen Abstoßung, die durch Immunsuppressiva vermieden werden kann, die akute Entzündungsreaktion ein massives Hindernis für das Überleben und die Integration des Transplantats darstellt. Die aus diesem Ansatz gewonnenen Erkenntnisse sollen eine zeitnahe klinische Translation dieses Verfahrens unterstützen.
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Titel: Modellierung von genetisch bedingten Erkrankungen des Herzmuskels
Leiter: Dr. rer. nat. George Kensah
Kooperationspartner: Prof. Dr. med. Gerd Hasenfuß (UMG), Prof. Dr. med. Martin Zenker (Uniklinik Magdeburg), Prof. Dr. rer. nat. Reza Ahmadian (Uniklinik Düsseldorf)
Projektdauer: 2015 – 2019 (Verlängerung beantragt)
Stand des Projekts: In Bearbeitung.
Da sich iPS-Zellen mit verhältnismäßig geringem Aufwand aus leicht zugänglichen Zellen von Patienten herstellen lassen, bspw. aus Blut oder kleinen Hautbiopsien, und sich in alle Zellen des mnschlichen Körpers differenzieren lassen, eignen sie sich hervorragend dazu, genetisch bedingte Erkrankungen in vitro zu modellieren. Im Fokus unserer Forschungsbemühungen stehen Patienten, die Mutationen in Genen des RAS-MAPK Signaltransduktionswegs tragen. Diese Mutationen gehören zur Gruppe der seltenen Erkrankungen und werden der Familie der RASopathien zugordnet. Charakteristische Merkmale der Betroffenen sind in unterschiedlich starker Ausprägung unter anderem kognitive Defizite, vermindertes Wachstum und Veränderungen des Herzmuskels, was im schlimmsten Fall zu Herzversagen im frühen Kindesalter führt. Wir verwenden iPS-Zellen dieser Patienten, aus denen wir ebenfalls 3-dimensionale Herzmuskelkonstrukte herstellen. In diesem Falle dienen sie jedoch nicht zu Transplantationszwecken, sondern dazu den Krankheitsverlauf in vitro nachzuempfinden und mechanistische Aspekte der Krankheitsphysiologie zu entschlüsseln und zu verstehen. Die gewonnenen Erkenntnisse können dazu dienen Strategien zu entwickeln, um betroffene Personen zukünftig Mutations-spezifisch medikamentös zu behandeln. Zu diesem Zweck verwenden wir Bioreaktor-Systeme, die es uns erlauben individuelle Gewebe über einen Zeitraum von mehreren Monaten wiederholt physiologischen Untersuchungen zu unterziehen, um so bspw. die Auswirkungen von pharmakologischen Interventionen zu prüfen und zu optimieren.