Generation and functional characterization of a 3D engineered perfused heart tube as implantable biological cardiac assist device (3D-Heart-2B)

Abstract

Das Forschungsteam „3D-Heart-2B“ entwickelt aus humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen) ein röhrenförmiges Herzgewebe. Dieses implantierbare, biologische Herzunterstützungssystem ähnelt einem Ein-Kammer-Herz. Das „Röhrchen“ ist dabei so dimensioniert, dass die Kontraktion des geschaffenen Herzmuskelgewebes ausreicht, um mit seiner Pumpleistung ein geschädigtes Herz unterstützen zu können. Das Besondere an diesem Ansatz ist, dass die in Kultur hergestellten Herzmuskelzellen nicht auf eine vorgefertigte Gerüststruktur aufgebracht werden, sondern das röhrenförmige Gewebe wird direkt „aus einem Guss“ gefertigt. Die größte Herausforderung bei der Entwicklung des Implantats ist die Versorgung mit blutgefäßähnlichen Strukturen, die für das Überleben und die Funktion der Zellen im Gewebe entscheidend sind. Hier setzt das Team auf ein eigens entwickeltes Konzept, das eine sofortige Versorgung des frisch hergestellten Gewebes ermöglicht und das anschließend durch neu gebildete Gefäße ergänzt wird. Eine weitere Herausforderung ist die Entwicklung der Gewebefestigkeit, die chirurgischen Erfordernissen, wie dem „Einnähen“, gerecht wird und dem nativen Blutdruck dauerhaft standhalten kann.