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Das Forschungsteam von Professor Simon P. Hoerstrup, Leiter der Forschung für Regenerative Medizin und Herz- und Gefässchirurgie am Universitätsspital Zürich, hat die Herzklappen aus so genannten fötalen Vorläuferzellen (Stammzellen) des ungeborenen Kindes gezüchtet.
Die Stammzellen kommen natürlicherweise im Fruchtwasser vor, wobei wenige Milliliter Gebärmutterflüssigkeit reichen, um die nötige Menge Zellen zur Herstellung einer Herzklappe zu gewinnen. Die Entnahme mit einer Spritze durch die Bauchdecke ist heute bereits Routine bei genetischen Untersuchungen des ungeborenen Kindes.
Die Forscher trugen die Stammzellen in Schichten auf ein herzklappenförmiges Gerüst auf und brachten sie mit Hilfe von Wachstumsfaktoren und Nährstoffen zur Vermehrung und Ausbildung fertiger Zellschichten. Später wurden die heranwachsenden Herzklappen in einem kleinen, künstlichen Kreislaufsystem physiologischen Bedingungen ausgesetzt, wie sie im Körper des Fötus herrschen. Dadurch gewannen sie an Kraft, Dicke und Funktionsfähigkeit.
Die Forschungsarbeiten am Universitätsspital fanden im Rahmen des Nationalen Forschungsprogramms 46 (Implantate und Transplantate) statt. Mit dem Körper mitwachsende künstliche Herzklappen würden in der Behandlung von angeborenen Herzfehlern bei Kindern erhebliche Verbesserungen bringen. Etwa ein Prozent der Säuglinge in der westlichen Welt wird mit einem Herzfehler geboren. Es handelt sich zum Teil um schwere Missbildungen der Herzklappen, die den Herzmuskel überfordern und nicht selten zum Tod führen. Manche Säuglinge mit Herzfehler sind deshalb nach der Geburt auf Herzklappen-Prothesen angewiesen.
Solche Prothesen wurden bisher entweder aus Kunststoffen hergestellt oder beispielsweise von Schweineherzen oder menschlichen Organspenden gewonnen. Die Herzklappen aus biologischem Material haben jedoch nur eine begrenzte Lebensdauer und die Kunststoff-Prothesen sind mit einem erhöhten Risiko für lebensgefährliche Blutungen und Blutgerinnsel verbunden. Das grösste Problem für Kinder mit angeborenen Herzklappenfehlern ist aber, dass die heutigen Prothesen nicht mit dem Herzen mitwachsen.
Mitwachsende Prothesen aus körpereigenem Gewebe hätten demgegenüber den Vorteil, dass nach der Einpflanzung keine weiteren Operationen und Medikamente notwendig sind. Dies würde die Lebensqualität erhöhen und wäre erst noch kosteneffizient, ist Simon P. Hoerstrup, überzeugt.
Bis die am Universitätsspital neu entwickelten Herzklappen einem menschlichen Baby eingepflanzt werden können, wird es jedoch gemäss Hoerstrup noch einige Jahre dauern. Denn noch muss das langfristige Verhalten des gezüchteten Gewebes im Körper untersucht werden.
In einem weiteren Versuch pflanzten die Forscher dazu mehreren Lämmern Stücke von Blutgefässen ein, die nach demselben Prinzip aus Schafzellen hergestellt worden waren. Diese passten sich dem normalen Herzgewebe an. Die Tiere werden nun für mindestens zwei Jahre weiterbeobachtet, um die Funktionsfähigkeit der Prothesen zu prüfen.