Von wegen Pfui, Spinne
Forscher reparieren Herzen mit Spinnenseide
Mithilfe eines Proteins aus Spinnenseide und 3D-Druckern wollen deutsche Wissenschaftler beschädigte Kardiomyozyten von Herzinfarktpatienten behandeln. Können sie so Herzgewebe wiederherstellen?
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Proteine aus Spinnenseide könnten eine Möglichkeit sein, geschädigtes Herzgewebe bei Herzinfarkt-Patienten wiederherzustellen.
© Universität Bayreuth
ERLANGEN / BAYREUTH. Ursache einer Herzschwäche ist ja meist der irreversible Verlust von Kardiomyozyten durch Herzerkrankungen, zum Beispiel einem Herzinfarkt. Zurzeit gibt es keine Therapie, die einen solchen Schaden an den Zellen umkehren kann.
Einen vielversprechenden Weg haben nun Forscher der Universität Bayreuth um Professor Thomas Scheibel vom Lehrstuhl für Biomaterialien zusammen mit Kollegen der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg eingeschlagen: Sie entwickeln Herzmuskelgewebe aus Spinnenseide (ACS Biomater Sci Eng 2017; 3(5):767–775).
Fibroine als Schlüsselproteine
Der Schlüssel zu künstlichem Herzgewebe ist dabei aus Sicht der beiden Forscherteams Seide – oder vielmehr die Proteine, die der Seide ihre Struktur und mechanische Festigkeit verleihen: so genannte Fibroine.
Fibroine sind neben Sericinen einer der beiden Hauptbestandteile von Seide. Das Forscherteam hat nun festgestellt, dass sich die Seide des Indischen Seidenspinners besonders gut als Gerüstmaterial eignet, um Herzgewebe herzustellen, wie die Universität Bayreuth mitteilt.
Bisher war es allerdings nicht möglich, das Protein in ausreichender Menge und zudem in gleichbleibender Qualität herzustellen. In diesem Punkt kam die Universität Bayreuth ins Spiel: "Uns ist es gelungen, ein rekombiniertes Seidenprotein der Gartenkreuzspinne in größeren Mengen und bei gleichbleibender hoher Qualität zu produzieren", wird Studienautor Scheibel in der Uni-Mitteilung zitiert.
Spinnenseide eigne sich hervorragend als Material für Bio-Tinte, mit der gewebeähnliche Strukturen im dreidimensionalen Druck hergestellt werden können, heißt es in der Mitteilung weiter. Die dabei verwendeten lebenden Zellen von Menschen oder Tieren bleiben in der Regel funktionstüchtig.
Jana Petzold aus dem Erlanger Team und Tamara Aigner aus der Bayreuther Arbeitsgruppe haben erforscht, wie sich das im Labor konstruierte Seidenprotein, das sogenannte Protein eADF4(?16), für die Herstellung von Herzgewebe nutzen lässt.
Künstliche Herstellung in Sicht?
Dafür brachten die beiden Wissenschaftlerinnen einen dünnen Film des konstruierten Seidenproteins auf einen Glasträger auf, worauf wiederum andere Zellen (entweder Fibrozyten oder Endothelzellen) platziert wurden.
Besonderes Augenmerk legten sie bei ihrer Untersuchung auf die Funktion der Kardiomyozyten: Die beiden Wissenschaftlerinnen wiesen nach, dass die für die Hypertrophie verantwortlichen Faktoren auch zu einem Volumenwachstum bei den Herzmuskelzellen führen, die auf eADF4(?16)-Film gezüchtet worden waren.
Die Arbeit der Erlanger und Bayreuther Wissenschaftler sowie die Möglichkeiten, künstliche Seidenproteine im 3D-Verfahren zu drucken, sind somit die ersten Schritte in Richtung künftiger Verfahren zur Produktion funktionellen Herzgewebes, so die Universität.
Studienautor Scheibel ist daher optimistisch: "Funktionierendes Herzgewebe kann sehr bald künstlich hergestellt werden. Die Frage ist nun, wann und wie dies in der Klinik ankommt." (eb)
