Der 46-jährige Patient, der sich der experimentellen Behandlung unterzog, erlitt 2016 einen Herzinfarkt und entwickelte später eine Herzinsuffizienz. Bei dem neuen Eingriff wurden in einer einzigen Operation zehn Muskellappen (400 Millionen Zellen) auf der Oberfläche seines Herzens implantiert. Sein Zustand blieb danach drei Monate lang stabil, lange genug, um ein Herz zu finden, das transplantiert werden konnte. Die Forscher untersuchten das alte Organ, das bei der Transplantation entfernt wurde, und stellten fest, dass die Muskelklappen an Ort und Stelle geblieben waren und Blutgefäße gebildet hatten.
Die Ergebnisse der experimentellen Behandlung, die im Jahr 2021 durchgeführt wurde, wurden am 29. Januar in Nature veröffentlicht, zusammen mit den Ergebnissen früherer Studien, in denen Muskellappen mit 40 und 200 Millionen Zellen an Rhesusaffen (Macaca mulatta) getestet wurden. "Dies ist das erste Mal, dass wir ein im Labor gezüchtetes biologisches Transplantat haben, das den Herzmuskel stabilisieren und stärken kann", sagt Studienkoautor Ingo Kutschka, Herzchirurg an der Universität Göttingen.
Die Behandlung ist nicht als Ersatz für eine vollständige Transplantation gedacht, könnte aber Patienten mit fortgeschrittener Herzinsuffizienz helfen, die auf ein neues Herz warten. "Weniger als 1 % der bedürftigen Patienten schaffen es zu einer Herztransplantation", sagt Studienmitautor Wolfram-Hubertus Zimmermann, Pharmakologe an der Universität Göttingen. Die Forscher haben bisher 15 Patienten ähnliche Muskelpflaster eingepflanzt und hoffen, weitere Teilnehmer zu rekrutieren.
Weltweit leben schätzungsweise 60 Millionen Menschen mit Herzinsuffizienz, und mehr als die Hälfte derjenigen, bei denen eine schwere Herzinsuffizienz diagnostiziert wird, sterben innerhalb eines Jahres. Die meisten bedürftigen Menschen haben keinen Zugang zu implantierbaren Herzen, und künstliche Kreislaufgeräte sind teuer und erfordern invasive Eingriffe. Experten experimentieren seit Jahren damit, Stammzellen oder daraus gezüchtete Muskeln zu implantieren oder sie direkt in das Herz zu injizieren. Diese Verfahren haben jedoch häufig zu Herzrhythmusstörungen, Tumorwachstum oder Abstoßung durch das körpereigene Immunsystem geführt.
Zimmermann und sein Team züchteten Herzmuskel und Bindegewebe aus induzierten pluripotenten Stammzellen. Sie mischten diese Zellen mit Kollagengel, um Patches herzustellen, und entwickelten ein minimalinvasives Verfahren, um sie auf der Herzoberfläche zu platzieren. Die Forscher implantierten die Pflaster zunächst bei sechs Makaken mit Herzinsuffizienz. Drei der behandelten Affen erhielten zwei Pflaster und die übrigen drei fünf. Die Tiere erhielten außerdem Medikamente, um eine unerwünschte Immunreaktion zu hemmen.
Nach sechs Monaten war die Herzwand der Affen, die die fünf Pflaster erhalten hatten, im Vergleich zur Kontrollgruppe um bis zu 15 % dicker geworden. Auch die pro Herzschlag gepumpte Blutmenge nahm bei drei der mit Pflastern behandelten Affen um 10 % zu. Keiner der behandelten Affen entwickelte Herzrhythmusstörungen oder Tumore. Obwohl die Pflaster nicht vollständig in die Struktur des Herzens eingebettet sind, reagieren sie auf dessen Bewegung, was erklärt, warum sie keine Herzrhythmusstörungen verursachen.
Die 46-jährige Frau, die als erste an der klinischen Studie teilnahm, litt unter schwerer Herzinsuffizienz und wartete auf eine Herztransplantation. Die Chirurgen machten einen 10 Zentimeter langen Schnitt auf der linken Seite ihres Brustkorbs und brachten 10 Muskelpatches auf der Oberfläche ihres Herzens an, die mit ein paar Stichen fixiert wurden. Die Patientin wurde außerdem mit zwei immunsuppressiven Medikamenten behandelt, die üblicherweise bei Herztransplantationen eingesetzt werden.
Als das ursprüngliche Herz der Patientin nach der erfolgreichen Transplantation untersucht wurde, stellten die Forscher fest, dass die Pflaster von winzigen Blutgefäßen durchzogen waren, was darauf hindeutet, dass die Zellen mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt worden waren. Die Experten sagen, dass dies deutlich macht, dass es möglich ist, einem kranken Herzen Muskeln hinzuzufügen, und dass es sicher ist, dies zu tun. Seitdem haben die Experten 20 Pflaster in 14 weitere Teilnehmer implantiert. Inzwischen testen sie auch neue Pflasterdesigns an Makaken und versuchen, den Bedarf an immunsuppressiven Medikamenten zu minimieren.
