Es ist wenige Millimeter groß, hohl und pocht rhythmisch – auch sonst gleicht das Miniorgan aus dem Wiener Labor einem Herzen, wie es in einem menschlichen Embryo heranwächst, erklärt der Leiter der Forschergruppe Sasha Mendjan vom Institut für Molekulare Biotechnologie IMBA der Akademie der Wissenschaften: „Das ist die linke Kammer, die wir hier haben, wie sie sich beim menschlichen Embryo am Ende des ersten Monats entwickelt. Das ist dann nur eine kleine Pumpe sozusagen.“
Selbstorganisierendes Laborherz
Anders als bisher haben die Forscher das Herz nicht nach Anleitung gebaut, sondern menschliche Stammzellen dazu gebracht, sich selbst zu Miniherzen zu entwickeln. Dadurch ist es mit einem echten menschlichen Herzen vergleichbar.
„Alles, was wir tun: Wir geben den Zellen Entwicklungssignale, also kleine Proteine, zur richtigen Zeit und in der richtigen Menge – genau in der gleichen Zeit und Menge, wie das auch in der menschlichen Entwicklung passieren würde.“ Nach sieben Tagen ist die erste Organstruktur erkennbar, nach zwei Wochen ist die linke Herzkammer fertig. „Das könnte man natürlich noch weiterentwickeln und die zweite Kammer dazugeben.“
Auf der Suche nach Medikamenten
Im Wiener Labor werden täglich tausende Herz-Organoide hergestellt, erklärt Mendjan. An ihnen wollen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erforschen, wie Herzfehler entstehen und neue Medikamente testen. Den ersten Versuch in diese Richtung haben Mendjan und sein Team bereits gemacht. Sie haben das Laborherz in der Petrischale verletzt und dabei einen wichtigen Reparaturmodus simuliert.
Die Studie
Cardioids reveal self-organizing principles of human cardiogenesis, Cell (20.5.2021)
„Wir haben erstmals gesehen, wie Zellen, genauer Fibroblasten, versuchen, diese Verletzung zu reparieren, indem sie Proteine abgeben. Das ist wichtig, weil genau dieser Prozess z.B. beim Herzinfarkt passiert. Auch hier versucht das Herz, früh – wenn es viele tote Zellen gibt – die Verletzungen zu reparieren.“ Versteht man diesen Vorgang genauer, könnte man darauf aufbauend z.B. Herzinfarkt-Medikamente entwickeln, so Mendjan.