Kardiovaskuläres Tissue Engineering

Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems sind laut Zahlen der Weltgesundheitsorganisation eine der häufigsten Todesursachen. Dabei sind vor allem die Herzklappen oder der Herzmuskel (Myokard) betroffen. Schwerpunkte der Arbeitsgruppe »Kardiovaskuläre Systeme, Biomaterialien und Bioimaging« sind die Analyse zellulärer und extrazellulärer Bestandteile sich entwickelnder Herzklappen sowie die Entwicklung neuer Trägersubstrate für das kardiovaskuläre Tissue Engineering. Die Ergebnisse dieser Arbeiten sollen bei der Entwicklung eines idealen Herzklappenersatzes zum Einsatz kommen. Die Gruppe wurde als 2010 unter Leitung von Prof. Dr. Katja Schenke-Layland über das Fraunhofer-Attract-Programm aufgebaut.

Forschungsthemen

Kardiale Zelltherapien

Herzmuskelzellen entstehen während der Embryonalentwicklung des Menschen aus den sogenannten kardiovaskulären Vorläuferzellen (Cardiovascular Progenitor Cells, CPC). In der biomedizinischen Forschung sind sie daher von großem Interesse. In unserer Gruppe haben wir erstmals Oberflächenmarker von CPC identifiziert und kardiovaskuläre Vorläuferzellen aus induziert pluripotenten Stammzellen hergestellt.

Biomolekulare Therapien

Die Kardiogenese hat erhebliche wissenschaftliche Erkenntnisse zur Entwicklung und klinischen Anwendung von kardialen Stammzellen hervorgebracht. Wir untersuchen die Rolle der extrazellulären Matrix (ECM) im sich entwickelnden Herzen und deren Auswirkungen auf CPC und Herzmuskelzellen, um hieraus Therapiestrategien abzuleiten.

Bioreaktorentwicklung

Für das erfolgreiche Tissue Engineering von Organen und Geweben ist es essenziell, die Funktionen gewebespezifischer Zellen in vitro zu erhalten. In einem speziell entwickelten Bioreaktorsystem konnten wir die physiologischen Drücke des Herzens nachahmen. In einem anderen Bioreaktorsystem konnten wir zeigen, dass Zellen auf unserem elektrogesponnenen Trägersubstrat erstmals in vitro elastische Fasern entwickelten.

Herzklappen-Tissue-Engineering

Keines der zurzeit verfügbaren Herzklappenmodelle verfügt über eine ausreichende, langfristige Biokompatibilität, ein Potenzial zum Wachstum oder zur Selbstreparatur. Deswegen entwickeln wir eine Herzklappe, die die natürliche Architektur der Herzklappe nachahmt und das Potenzial hat, im Körper mitzuwachsen.