Das Team unter der Leitung von Dr. Sasha Menjan hat eine neue Stammzelltechnologie entwickelt und patentieren lassen. Aus induzierten pluripotenten Stammzellen, gewonnen aus Blut oder Hautproben, entstehen mit Hilfe von bestimmten Faktoren sich selbst organisierende "Miniherzen" (Kardioide). Wenige Stammzellen bilden dabei eine herzähnliche Struktur mit verschiedensten Zelltypen, Herzwand und Kammern. Dabei wird ein Gerüst aus Polymeren zusammengebaut und mit verschiedenen Herz-Zelltypen besiedelt.

Die Modelle bieten neue Einblicke in die menschliche Herzentwicklung: Sie zeigen die Entwicklung des Herzens in der Embryonalphase und bieten ggfs. Einblick in die Entstehung von Krankheiten, da das Zusammenspiel der Zellen während der Entwicklung, also auch der Fehlentwicklung studiert werden kann.

Die ForscherInnen rekapitulierten, dass die Formentwicklung der Hohlräume des Herzens durch eine WNT-BMP-Signalachse des Mesoderms gesteuert wird und den Transkriptionsfaktor HAND1 benötigt. HAND-Proteine werden in den sich entwickelnden Ventrikelkammern exprimiert und spielen eine wesentliche Rolle in der Formgebung des Herzens. Ihre Beeinträchtigung steht mit Defekten der menschlichen Herzkammern in Zusammenhang. So kann mit den Kardioiden nicht nur die Selbstorganisation, sondern auch angeborene Herzfehler untersucht werden.

Ein großes medizinisches langfristiges Ziel ist es einen Weg zu finden, Herzen nach einem Infarkt zu „heilen“.

Originalpublikation:
Hofbauer P, Jahnel SM, Papai N, et al. (2021). Cardioids reveal self-organizing principles. Cell, In Press, Corrected Proof. https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.04.034

Quellen:
https://www.oeaw.ac.at/imba/research-highlights
https://www.bionity.com/de/news/1171188/pulsierende-herzen-in-der-petrischale.html