18.12.12

Biotechnologie

Rattenzellen könnten Herzschrittmacher ersetzen

Forscher haben gewöhnliche Herzmuskelzellen von Ratten so umgebaut, dass sie das Zeug zum Schrittmacher haben. Das Verfahren könnte die heutigen Geräte überflüssig machen.

Auf dem Weg zum biologischen Herzschrittmacher sind US-Forscher ein großes Stück weitergekommen. Wie sie im Journal "Nature Biotechnology" berichten, ist es ihnen gelungen, gewöhnliche Herzmuskelzellen von Ratten in Schrittmacher-ähnliche Zellen umzuwandeln.

Werde das Verfahren weiterentwickelt, könne es eine Alternative zu künstlichen Herzschrittmachern beim Menschen darstellen, schreiben die Wissenschaftler vom Cedars-Sinai Heart Institute in Los Angeles.

Unser Herzschlag entspringt im Sinusknoten, einer Struktur in der Wand des rechten Vorhofs. Dort sitzen spezialisierte Zellen, die elektrische Impulse geben können. Die Erregung wird über mehrere Stationen weitergeleitet, unser Herz zieht sich zusammen und pumpt so Blut duch den Körper.

Entwicklung seltener Spezialisten

Funktioniert die Zündung am Sinusknoten nicht mehr richtig – etwa aufgrund einer Krankheit oder des Alters –, wird der Herzschlag zu langsam oder unregelmäßig. Betroffene können bewusstlos werden. Oft wird in solchen Fällen ein künstlicher Herzschrittmacher eingesetzt.

Rund zehn Milliarden Zellen hat ein erwachsenes Säugetier-Herz – die Schrittmacher-Zellen im Sinusknoten machen nur einen winzigen Bruchteil davon aus. Das Team um Eduardo Marbán und Hee Cheol Cho wollte nun herausfinden, welche Gene für die Entwicklung dieser seltenen Spezialisten wichtig sind. Dabei stießen sie auf das Gen Tbx18.

Im Versuch schleusten die Forscher Tbx18 mithilfe eines inaktiven Virus in zuvor isolierte Herzmuskelzellen von neugeborenen Ratten. Die Zellen gaben daraufhin Impulse ab. Auch sonst waren sie natürlichen Schrittmacher-Zellen des Sinusknotens erstaunlich ähnlich.

Tests in der Herzspitze von Meerschweinchen

In einem weiteren Experiment mit Meerschweinchen schleusten sie das Gen in das Herz der lebenden Tiere. Sie spritzen dabei Tbx18 in die Herzspitze – also einen Ort, in dem die spezialsierten Schrittmacherzellen sonst nicht vorkommen.

Nach wenigen Tagen entdeckten die Wissenschaftler bei fast allen der so behandelten Tiere untypische Schläge in genau dieser Region. Auch die anschließende Isolation der Zellen aus der Herzspitze stützte die Vermutung, dass sich normale Herzmuskelzellen in Schrittmacher-ähnliche Zellen gewandelt hatten.

Ihr Verfahren sei eine "vielversprechende Alternative" zu elektronischen Geräten, heißt es in "Nature Biotechnology". Um auf diese Art einen Herzschrittmacher für Patienten zu schaffen, schlagen Marbán und Cho zwei Wege vor: Entweder Tbx18 müsse mithilfe eines geeigneten Transporters direkt ins Herz gebracht werden. Oder Schrittmacher-ähnliche Zellen müssten zuvor außerhalb gezüchtet und dann ins Herz eingepflanzt werden.

Die Wissenschaftler weisen jedoch auch darauf hin, dass umfassendere Experimente mit größeren Tieren notwendig seien, bevor Patienten mit der Methode behandelt werden können.