Eine von Maria Carmo-Fonseca am GIMM geleitete Studie hat dazu beigetragen, eine der Hauptbeschränkungen von im Labor gezüchteten Herzmuskelzellen aufzuklären. Diese Zellen werden weltweit häufig zur Erforschung von Herzerkrankungen und zur Testung neuer Medikamente eingesetzt. Obwohl sie die Untersuchung des menschlichen Herzens ohne invasive Eingriffe oder Tiermodelle ermöglichen, bilden sie die Eigenschaften echter Herzmuskelzellen noch nicht vollständig ab, was die Genauigkeit bestimmter Studien beeinträchtigen kann.
„Diese Zellen sind außerordentlich nützlich, verhalten sich aber noch wie sehr unreife Zellen“, erklärt der Forscher. „Wir wollten genau verstehen, was ihnen fehlt, um den gleichen Entwicklungsstand wie die Zellen im menschlichen Herzen zu erreichen.“
Die heute in der Fachzeitschrift „Stem Cell Reports“ veröffentlichte Studie liefert erstmals ein detailliertes Bild der Entwicklung des menschlichen Herzens von den frühen Entwicklungsstadien bis zum Erwachsenenalter. Durch die Analyse dieses natürlichen Prozesses verglichen die Forscher – in bisher unerreichter Detailgenauigkeit – das Verhalten menschlicher Herzmuskelzellen mit dem von im Labor aus Stammzellen erzeugten Zellen.
Das Team entdeckte, dass im Labor gezüchtete Herzmuskelzellen in einem unreifen Stadium verharren und mehrere grundlegende Schritte der Entwicklung des menschlichen Herzens nicht abschließen. Sie identifizierten Veränderungen in essenziellen Mechanismen der Zellfunktion, die für die korrekte Aktivierung und Koordination genetischer Anweisungen verantwortlich sind.
„Wir haben sehr deutliche Unterschiede in Prozessen festgestellt, die für die Funktion einer Herzzelle grundlegend sind“, sagt Maria Carmo-Fonseca. „Das genaue Wissen darüber, wo diese Unterschiede liegen, ermöglicht es uns, mit ihrer Korrektur zu beginnen.“
Auf Grundlage dieser Erkenntnisse entwickelte die Forschungsgruppe eine Referenzkarte, die detailliert beschreibt, wie sich menschliche Herzmuskelzellen während ihrer Entwicklung verändern. Diese Karte dient als Vergleichsmaßstab und ermöglicht es Wissenschaftlern zu beurteilen, ob im Labor gezüchtete Herzmuskelzellen sich ordnungsgemäß entwickeln oder noch übermäßig unreife Merkmale aufweisen.
Diese neue Referenz wird Forschern weltweit helfen, die zur Untersuchung von Herzkrankheiten verwendeten Modelle zu verbessern, sie realistischer zu gestalten und die Zuverlässigkeit der mit diesen Zellen durchgeführten Tests zu erhöhen.
„Im Wesentlichen haben wir einen Leitfaden entwickelt, der aufzeigt, was bei im Labor gezüchteten Herzmuskelzellen bereits gut ist und was noch fehlt“, erklärt Maria Carmo-Fonseca. „Dadurch lässt sich feststellen, ob eine Zelle tatsächlich als Krankheitsmodell geeignet ist. Das oberste Ziel ist, dass diese Modelle dem menschlichen Herzen so nahe wie möglich kommen, damit wir bessere Therapien entwickeln können.“
Dieser Fortschritt ebnet den Weg für strengere Forschung und effektivere Behandlungsmethoden in der Zukunft, insbesondere auf dem Gebiet der Präzisionskardiologie.
