Wissenschaftler züchten Herzschrittmacher im Herzen lebender Tiere

Forscher haben herausgefunden, dass durch die Neuprogrammierung von Zellen in Schweineherzen der Herzrhythmus ohne einen mechanischen Schrittmacher reguliert werden kann. Mit der weiteren Entwicklung und dem Studium des Menschen ist es möglich, dass diese einfache Technik bei manchen Menschen einen Schrittmacher ergänzen oder sogar ersetzen kann.

In einer Studie, die Anfang dieser Woche in Science Translational Medicine veröffentlicht wurde, berichteten Forscher des Cedars-Sinai-Herzinstituts in Los Angeles über die Ergebnisse einer zwölfjährigen Studie über biologische Herzschrittmacher. Obwohl die erste klinische Humanstudie etwa drei Jahre entfernt ist, ist diese Tierstudie ein wichtiger Schritt hin zu biologischen Behandlungen von Herzrhythmusstörungen.

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Chirurgisch implantierte Schrittmacher werden zur Behandlung von Arrhythmien oder unregelmäßigen Herzschlägen eingesetzt, und in den USA erhalten jährlich fast 300 000 Menschen einen Herzschrittmacher. Ein implantiertes Herzschrittmachergerät birgt mehrere Risiken von Nebenwirkungen wie Infektionen, Blutungen und Blutergüssen. Schrittmacher müssen auch immer wieder operativ entfernt werden, um ihre Batterien zu ersetzen.

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" Probleme mit elektronischen Herzschrittmachern sind Fehlfunktionen durch Hardware, Infektionen und mangelnde physiologische Reaktion auf körperliche Aktivität ", heißt es in einer Studie. Autor Dr. Eugenio Cingolani, Direktor der Cardiogenetics-Familiar Arrhythmie-Klinik in Cedars-Sinai. "Sie stellen auch ein Problem in der pädiatrischen Population dar und erfordern mehrere Generatorwechsel aufgrund von Entwicklung, Wachstum", sagte er. Bei einem biologischen Herzschrittmacher sind einige dieser Komplikationen möglicherweise kein Problem.

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Von den Milliarden von Zellen im Herzen sind nur 10 000 Sinusknoten oder "Herzschrittmacher" -Zellen. Ein Gen namens T-Box 18 (TBX18) bewirkt natürlich, dass die Zellen im Sinusknoten besiegen.

Forscher untersuchten 12 Schweine mit einem Zustand, der als "kompletter Herzblock" bekannt ist, bei dem Nachrichten aus dem Sinusknoten den Rest des Herzens nicht erreichen können. TBX18 wurde in sieben Herzen der Schweine injiziert, und es programmierte normale Herzzellen in biologische Schrittmacherzellen um, die die Arbeit der blockierten Sinusknotenzellen übernehmen konnten.

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"TBX18 ist ein einzelnes Gen, das gewöhnliche Herzzellen in Herzschrittmacherzellen umwandelt. Mit anderen Worten: Erzeugt Ihre eigenen Schrittmacherzellen ", sagte Cingolani.

Zwei Tage, nachdem ihnen TBX18 injiziert worden war, begannen die Schweineherzen normaler zu schlagen. Der wiederhergestellte Herzschlag dauerte etwa zwei Wochen. Die Schweine, die TBX18 erhielten, hatten eine viel schnellere Herzfrequenz als die Schweine mit "komplettem Herzblock", die nicht mit dem Gen behandelt wurden. Die Forscher bemerkten während der Studie keine lokalen oder systemischen Sicherheitsbedenken.

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Cingolani sagte, sein Team sei überrascht, dass ein einzelnes Gen normal arbeitende Herzzellen durch eine minimalinvasive, katheterbasierte Technik in Herzschrittmacherzellen umwandeln könnte. Operationen zur Implantation herkömmlicher Schrittmacher werden weniger invasiv, erfordern jedoch immer noch typischerweise Einschnitte in die Brust.

Herzrhythmusstörungen wie Sinusknoten-Dysfunktion und komplette Herzblockade sind häufige Gründe, warum Patienten Herzschrittmacher benötigen, sagte er. Mit weiteren Studien ist es möglich, dass biologische Schrittmacherbehandlungen auch für andere Bedingungen verwendet werden können.

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"Während die vorliegende Arbeit den biologischen Herzschrittmacher im kompletten Herzblock testete, könnte diese Therapie möglicherweise zur Behandlung anderer Erkrankungen wie der Sinusknotenerkrankung, des angeborenen Herzblocks usw. eingesetzt werden", sagte Cingolani.

Längerfristige Sicherheits- und Wirksamkeitsstudien müssen durchgeführt werden, bevor menschliche Versuche beginnen können, sagte Cingolani. Auch nach klinischen Studien am Menschen muss die Technik noch von den Aufsichtsbehörden genehmigt werden, bevor sie von Kardiologen verwendet werden kann.

Dies ist nicht die einzige Untersuchung von biologischen Herzschrittmachern. Andere Forscher haben Stammzellen verwendet, um Herzzellen zu erzeugen, und im Jahr 2012 untersuchten die Cedars-Sinai-Forscher die Auswirkungen von TBX18 auf Meerschweinchen.

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