Wissenschaftler schaffen "biologische Schrittmacher", indem sie Gene in Herzen transplantieren

Patienten mit unregelmäßigen Herzschlägen oder Blockaden benötigen oft einen künstlichen Herzschrittmacher, um die defekten Schrittmacherfunktionen des Herzens zu ersetzen. Jetzt haben Kardiologen vom Cedars-Sinai-Herzinstitut in Los Angeles, Kalifornien, ein Gen-Transplantationsverfahren entwickelt, das Herzzellen in einen biologischen Herzschrittmacher verwandelt, der das Herzklopfen reguliert.

Allein in den USA erhalten jährlich etwa 300.000 Patienten Herzschrittmacher, aber die Geräte haben bestimmte Nebenwirkungen, wie z. B. eine Infektion der Elektroden, die den Schrittmacher mit dem Herzen verbinden.

Die Ergebnisse des Teams, die in der Zeitschrift veröffentlicht werden Wissenschaft Translationale Medizin, sind der Höhepunkt einer zwölfjährigen Forschungsarbeit, die darauf abzielt, biologische Lösungen für Schrittmacherpatienten mit Herzrhythmusstörungen zu entwickeln.

Die American Heart Association erklärt, wie in Abwesenheit der natürlichen Herzschrittmacherfunktionen des Herzens ein künstlicher Herzschrittmacher funktioniert.

Der natürliche Schrittmacher des Herzens ist als Sinusknoten (Sinusknoten) oder Sinusknoten bekannt, bei dem es sich um einen kleinen Klumpen spezialisierter Zellen in der oberen Kammer des Herzens handelt. Dieser Knoten macht die elektrischen Impulse, die das Herz zum Schlagen bringen.

Wenn sich ein elektrischer Impuls oder ein Signal über eine Kammer des Herzens bewegt, zieht es sich zusammen. Das Signal muss jedoch einen bestimmten Weg zurücklegen, um die unteren Kammern des Herzens zu erreichen. Wenn die SA defekt ist, könnte das Herz zu schnell, zu langsam oder unregelmäßig schlagen. Zusätzlich können Rhythmusprobleme aufgrund einer Blockierung der elektrischen Pfade des Herzens auftreten.

Hier kommt ein künstlicher Herzschrittmacher ins Spiel, um elektrische Impulse an das Herz zu senden, damit es richtig pumpt. Die Forscher haben sich jedoch ein Verfahren ausgedacht, bei dem die Herzzellen zur Regulierung des Rhythmus genutzt werden.

"Wir konnten erstmals mit minimalen invasiven Methoden einen biologischen Herzschrittmacher herstellen und zeigen, dass der biologische Herzschrittmacher die Anforderungen des täglichen Lebens unterstützt", sagt Dr. Eduardo Marbán, Direktor des Herz-Institutes Cedars-Sinai Leiter des Forscherteams.

"Wir sind auch die ersten, die eine Herzzelle in einem lebenden Tier umprogrammieren, um eine Krankheit wirksam zu heilen", fügt er hinzu.

Das transplantierte Gen führte zu einem stärkeren Herzschlag

Für ihre Studie injizierte das Team Laborschweine, die eine vollständige Herzblockade mit einem Gen namens TBX18 hatten, durch ein minimalinvasives Verfahren unter Verwendung eines Katheters.

Am nächsten Tag beobachtete das Team, dass die Schweine, die das Gen erhalten hatten, verglichen mit den Schweinen, die das Gen nicht erhielten, "signifikant" schnellere Herzschläge hatten, und dieser stärkere Herzschlag blieb während der gesamten 14-tägigen Studie bestehen.

Dr. Marbán erklärt, dass sie ursprünglich dachten, dass biologische Herzschrittmacherzellen "eine temporäre Brückentherapie für Patienten sein könnten, die eine Infektion im implantierten Schrittmacherbereich hatten", aber ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass sie eine lang anhaltende biologische Behandlung entwickeln könnten.

Er fügt hinzu, dass, wenn zukünftige Forschung in Erfolg endet, könnte ihr Verfahren zu menschlichen klinischen Studien in etwa 3 Jahren gesendet werden. Zusätzlich könnten diese Schrittmacherzellen Säuglingen helfen, die mit einer angeborenen Herzblockade geboren wurden.

Dr. Eugenio Cingolani, Direktor der Kardiogenetik-Familiären Arrhythmie-Klinik des Herzinstituts, erklärt, dass Babys im Mutterleib keinen Herzschrittmacher haben können. "Wir hoffen aber, mit Spezialisten für Fetalmedizin zusammenzuarbeiten, um eine lebensrettende katheterbasierte Behandlung zu entwickeln Bei Säuglingen, bei denen eine angeborene Herzblockade diagnostiziert wurde, ist es möglich, dass wir eines Tages Leben retten können, indem wir die Hardware durch eine Injektion von Genen ersetzen. "

Shlomo Melmed, Dekan der Fakultät Cedars-Sinai, spricht darüber, wie diese neue Behandlung die Gentherapie verändern wird:

"Diese Arbeit von Dr. Marbán und seinem Team läutet eine neue Ära der Gentherapie ein, in der Gene nicht nur dazu dienen, eine Mangelstörung zu korrigieren, sondern eine Art von Zelle in eine andere Art zu verwandeln."

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