Mini-Herz aus Stammzellen revolutioniert die Medikamentenforschung
Forschende des Fraunhofer-Instituts für Toxikologie und Experimentelle Medizin (ITEM) und der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) haben ein Mini-Herz-Organoid entwickelt, um die Nebenwirkungen von Medikamenten zu untersuchen. Das winzige Modell, das aus menschlichen Stammzellen gezüchtet wurde, kann selbstständig schlagen und auf elektrische Signale reagieren. Es bietet eine neue Möglichkeit, die Auswirkungen von Arzneimitteln auf das Herz zu testen, noch bevor klinische Studien am Menschen beginnen.
Das Organoid besteht aus Herzmuskelzellen, Fibroblasten, Endothelzellen und Stammzellen – allesamt aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen) gewonnen. Im Gegensatz zu einfacheren Modellen kann diese Version spontan kontrahieren oder durch elektrische Stimulation aktiviert werden. Die Wissenschaftler:innen haben bereits gezeigt, dass sich sein Schlagrhythmus durch Wirkstoffe wie Mavacamten verändern lässt, das gezielt die Herzmuskelfunktion beeinflusst.
Dem Team ist es zudem gelungen, die Lebensdauer des Organoids auf mindestens 30 Tage zu verlängern. Dies ermöglicht Langzeituntersuchungen, darunter Tests zu neuen Therapieansätzen wie RNA-basierten Behandlungen. Über die Arzneimittelsicherheit hinaus kann das Modell auch Herzinfarkte, Rhythmusstörungen und andere kardiovaskuläre Erkrankungen nachahmen.
Um das Organoid noch realistischer zu gestalten, integrieren die Forschenden nun Immunzellen. Makrophagen, die aus denselben Stammzellen gewonnen werden, verbessern die Gewebefunktion und eröffnen neue Möglichkeiten zur Erforschung von Entzündungsprozessen. An dem Projekt waren zwei Fraunhofer-Institute beteiligt, die ihre Expertise in Biologie und Ingenieurwesen gebündelt haben.
Cashback bei deinen
Lieblingsrestaurants und Services
Kaufe Gutscheine und spare in deinen Lieblingsorten in deiner Nähe
Hochauflösende Analyseverfahren erfassen die Schläge, die Struktur und die Genaktivität des Organoids. Diese detaillierte Auswertung hilft, schädliche Arzneimittelwirkungen frühzeitig zu erkennen und so Risiken in späteren Phasen der Medikamentenentwicklung zu verringern.
Das Herz-Organoid stellt ein präziseres Werkzeug für die Erforschung von Arzneimittelsicherheit und Krankheitsmechanismen dar. Seine Fähigkeit, zu schlagen, auf Behandlungen zu reagieren und wochenlang zu überdauern, könnte die Forschung zu Herzerkrankungen beschleunigen. Als nächster Schritt soll das Modell mit einem vollständigen Immunsystem verfeinert werden, um die menschliche Biologie noch besser abzubilden.
