Herzpflaster

Nach 25 Jahren intensiver Grundlagenforschung soll das Herzpflaster im Jahr 2021 erstmals in die klinische Testung. Eine Geschichte, die sich ohne Tierversuche und wissenschaftliche Kooperation nicht erzählen ließe.

Es gibt gute und schlechte Nachrichten. Die Gute: Unsere Lebenserwartung bei hoher Lebensqualität steigt weiter an. Die Schlechte: Chronische Erkrankungen des Herzens, und hier vor allem die Herzmuskelschwäche sind schon heute die Todesursache Nummer 1 in der Welt. Mit den aktuell verfügbaren Therapiemaßnahmen wird sich daran auch nichts ändern. Eher wird die Zahl der Patienten mit einer Herzmuskelschwäche weiter zunehmen. 2018 sind über 200.000 Menschen in Deutschland an Herzmuskelschwäche gestorben. Wäre es da nicht gut, Herzen wieder reparieren zu können?

Ende der 90er Jahre konnten erstmalig humane embryonale Stammzellen entwickelt und deren Eignung für die Herzmuskelgewebeherstellung von Zimmermann und Kooperationspartnern in Haifa (Israel) gezeigt werden. Dennoch blieb der Weg für eine klinische Anwendung in Deutschland per Gesetz versperrt. Gesellschaftlich und politisch vor dem Hintergrund des mit embryonalen Stammzellen assoziierten ethischen Dilemmas wurde der Ansatz über adulte Stammzellen favorisiert. Durch die Einführung sogenannter induzierter pluripotenter Stammzellen aus dem Menschen unter Umgehung embryonaler Stammzellen in 2007 wurde der Gordische Knoten auch für die Forschung von Zimmermann in Deutschland durchschlagen. Im Jahr 2012 wurde der Entdecker dieser Stammzelltechnologie, Shinya Yamanaka, mit dem Nobelpreis für Medizin und Physiologie ausgezeichnet. Zugleich öffnete sich so die Tür für eine Umsetzung des von Zimmermann und Kollegen entwickelten Herzpflasteransatzes in die Klinik.

Herzmuskelzellen und Fibroblasten aus induzierten pluripotenten Stammzellen werden in Kollagen aufgenommen und in Gussformen in nahezu beliebiger Größe eingefüllt, um Herzpflaster mit einer gewünschten Form und Funktion herzustellen. Um die Reifung der Herzpflaster zu unterstützen werden diese mechanisch stimuliert, um dann nach wenigen Wochen für die Implantation einsatzbereit zu sein. Im Jahr 2006 konnte Zimmermann, damals frisch als Juniorprofessor für Tissue Engineering an das Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf berufen, erstmals von dem erfolgreichen therapeutischen Einsatz des Herzpflasters in Ratten berichten. Dafür wurden Herzpflaster der Ratte auf das geschädigte Herz im Rattenmodell gelegt und anschließend vernäht.

„Das kann man sich ein wenig vorstellen, wie bei einem Luftballon, den man zusammendrückt und der sich an einer Schwachstelle ausstülpt.”

Wäre die Entwicklung des Herzpflasters ohne Tierversuche möglich gewesen? „Auf keinen Fall,“ stellt Zimmermann fest. „Das Entscheidende vor der klinischen Anwendung der Herzpflaster ist insbesondere die Gewissheit, dem Patienten nicht zu schaden. Die dafür nötigen und auch per Gesetz vorgeschriebenen Untersuchungen müssen mit der nötigen Sorgfalt in einem dem Menschen ähnlichen Modell getestet werden. Eine Simulation am Reißbrett oder Experimente in der Kulturschale sind hilfreich und von uns auch umfangreich durchgeführt worden, sind aber nicht ausreichend, um Vorhersagen zum Risikopotential im Menschen abschließend machen zu können“. Auf dem Boden der jetzt vorliegenden Daten, waren Zimmermann und seine Mitarbeiter jetzt in der Lage, einen klinischen Studienantrag bei der Bundesoberbehörde, dem Paul-Ehrlich-Institut, zu stellen, um die weltweit erste Erprobung des Herzpflasteransatzes im Patienten durchzuführen. Aber auch bei Anwendungen im Labor hat das jetzt von Zimmermann und Kollegen entwickelte und kontinuierlich optimierte Verfahren der Herzgewebeherstellung einen zusätzlichen Nutzen: Es trägt dazu bei, die Zahl von Tierversuchen in anderen Bereichen zu verringern. „Herzpräparate in Anlehnung an unser Herzpflaster finden mittlerweile eine breite Anwendung als Ersatzverfahren für Tierexperimente in der Arzneimitteltestung.

“Wir sind immer offen mit unseren Ansätzen umgegangen und können hier deutlich zeigen, wie Tierversuche zu der Entwicklung neuartiger Arzneimittel beitragen können.”