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„Mitwachsende“ Herzklappe erfolgreich an Schafen getestet

Dienstag, 15. Mai 2018
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Zürich – Einem von der EU geförderten Forschungsprojekt ist offenbar ein wichtiger Fortschritt in der Entwicklung einer „mitwachsenden“ Herzklappe gelungen, die aus körpereigenen Zellen besteht und sich an die Veränderungen im Kindes- und Jugendalter anpassen könnte. Ein erstes Modell hat sich laut einer Publikation in Science Translational Medicine (2018; 10: eaan4587) bei Schafen bewährt.

Seit mehr als 20 Jahren versuchen Forscher mittels „Tissue Engineering“ (TE) Herzklappen im Labor zu züchten, die aus den Zellen des Patienten bestehen. Das Ziel sind Implantate, die vom Immunsystem akzeptiert werden und bei Kindern als neuer integraler Bestandteil des Körpers mitwachsen. Den Kindern blieben dann wiederholte Austauschoperationen erspart.

Die Ergebnisse waren bisher bescheiden. In den tierexperimentellen Studien kam es schon nach wenigen Monaten zur Stenose oder zur Regurgitation, weshalb bisher keine klinischen Studien durchgeführt werden konnten. Dies könnte sich bald ändern. Die von dem Team um Simon Hoerstrup von der Universität Zürich entwickelten TE-Herzklappen haben bei 9 von 11 Schafen, denen sie über einen Katheter implantiert wurden, auch nach einem Jahr noch ihre Aufgabe erfüllt. Sie besteht bei der Trikuspidalklappe in der Abdichtung der rechten Herzkammer während der Systole, um eine Regurgitation in den Vorhof zu verhindern.

Die Forscher führen ihren Erfolg auf ein rechnergestütztes Design der Klappen zurück. Mithilfe einer Computersimulation wurde berechnet, welchen Belastungen jede Stelle der Klappen nach der Implantation ausgesetzt ist. Diese Informationen wurden dann für die Gestaltung der TE-Herzklappe benutzt. Sie besteht aus einer extrazellulären Matrix, die nach der Implantation von Endothelzellen überwachsen wird.

Ein Problem bestand bisher darin, dass sich an kritischen Stellen der TE-Herzklappen glatte Muskelzellen („alpha–smooth muscle actin“, aSMA) bilden, die durch eine Kontraktion die Segelklappen verkürzen, was zu einer Regurgitation führt. Außerdem kam es infolge einer Proliferation von Bindegewebszellen zu Verdickungen er Segel, was im Extremfall eine Stenose der Klappe zur Folge hat.

Zumindest das Problem der aSMA scheint durch das neue Design der TE-Herzklappen vermieden zu werden. Die Segel waren auch nach einem Jahr noch „dicht“, sodass es zu keiner nennenswerten Regurgitation kam. Ob Fibrosierungen auf Dauer vermieden werden, ist nach Einschätzung von Jonathan Butcher von der Cornell Universität in Ithaca/New York noch nicht klar. Es waren nach einem Jahr noch Reste des Kunststoffgerüsts nachweisbar, das anfangs die Stabilität der TE-Herzklappe gewährleistet und sich später auflösen soll. Diese Polymere könnten schnell zum Kristallisationspunkt für Verkalkungen werden, befürchtet der Editorialist.

Ob diese Bedenken zutreffen, dürfte sich in weiteren tierexperimentellen Studien zeigen. Klinische Studie mit den neuen Herzklappen scheinen derzeit noch nicht geplant zu sein.

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