Neue Ansätze für die Regeneration von Herzgewebe
Nach einem Myokardinfarkt – allgemein bekannt als Herzinfarkt – kann es passieren, dass funktionelles Herzgewebe irreversibel durch dysfunktionales fibrotisches Gewebe ersetzt wird. Dies wiederum kann zu einer Herzinsuffizienz führen, und die einzige derzeit verfügbare Standardtherapie ist eine Herztransplantation. „Herzinsuffizienz ist die Hauptursache für Mortalität und Morbidität in der industrialisierten Welt“, erklärt die Koordinatorin des Projekts BIORECAR(öffnet in neuem Fenster), Valerie Chiono von der Polytechnikum Turin(öffnet in neuem Fenster) in Italien. „Jedes neue Wissen über wirksame Behandlungen würde sich tiefgreifend auf den sozialen und wirtschaftlichen Bereich auswirken.“
Potenzial für die Regeneration des Herzmuskels
Eine neuartige Strategie zielt darauf ab, Zellen, die die Herzfibroblasten bevölkern, in schlagende Muskelzellen umzuwandeln, was sich in jüngster Zeit als eine interessante Möglichkeit für die Herzmuskelregeneration entpuppt hat. Für einen Einsatz in der klinischen Praxis ist dieser Ansatz jedoch noch zu unausgereift und ineffizient. BIORECAR, das vom Europäischen Forschungsrat(öffnet in neuem Fenster) (ERC) unterstützt wurde, wollte die derzeitigen Grenzen dieser Strategie durch einen neuen multidisziplinären Ansatz überwinden. Das Projekt integrierte Nanomedizin, Biomaterialforschung und Gewebezüchtung mit dem Ziel, eine sichere und effiziente Methode zur Zellreprogrammierung durch RNA-Moleküle zu entwickeln. „Wir haben hybride Polymer-Lipid-Nanopartikel entwickelt, um die Umprogrammierung von menschlichen Herzfibroblasten in Kardiomyozyten gezielt zu steuern“, erläutert Chiono. „Zudem haben wir ein minimalinvasives injizierbares Hydrogel zur Freisetzung der Nanopartikel entwickelt.“ Zur Erprobung und Validierung des BIORECAR-Ansatzes wurden In-vitro-Modelle für humanes fibrotisches Herzgewebe verwendet, die mit dem 3-V-Prinzip für Tierversuche (Vermeidung, Verringerung, Verbesserung) in Einklang sind. Im Anschluss daran wurde ein präklinischer Validierungsansatz mit Mausmodellen durchgeführt.
Neuartige hybride Nanopartikel und Hydrogele
Einige wichtige Meilensteine wurden erreicht, darunter der Entwurf und das Patent für neuartige Hybrid-Nanopartikel für die RNS-Therapie. „Unser Team wurde für das Programm I-Tech Innovation Acceleration(öffnet in neuem Fenster) ausgewählt, das die Gründung des Start-up-Unternehmens PoliRNA unterstützte“, bemerkt Chiono. „PoliRNA wurde als Halbfinalist des EIT Health Catapult 2024-25(öffnet in neuem Fenster) ausgewählt.“ Eine weitere Errungenschaft war die Entwicklung eines injizierbaren Hydrogels, das für die kontrollierte Verabreichung von Nanotherapeutika eingesetzt werden kann. Es wurden neue Projekte eingereicht, die sich mit der Verwendung solcher Hydrogele für die Regeneration von Herz- und Skelettmuskeln sowie für die chronische Wundheilung befassen. „Eine dritte wichtige Errungenschaft war die Entwicklung von bioartifiziellen Gerüsten für die In-vitro-Modellierung von menschlichem fibrotischem Herzgewebe“, ergänzt Chiono. „Dies wiederum führte zu neuen Projekten, darunter das ERC-finanzierte Projekt EMPATIC.“
Anwendungen von RNS-Therapien in der regenerativen Medizin
Mit den funktionalisierten Hybrid-Nanopartikeln des Projekts konnten viele der Probleme überwunden werden, die typischerweise mit anderen Systemen zur RNS-Freisetzung verbunden sind, wie z. B. begrenzte Stabilität, unkontrollierte miRNS-Freisetzung und die Möglichkeit, eine Immunreaktion auszulösen. Somit könnte diese Arbeit den Weg für neue Anwendungen von RNS-Therapien in der regenerativen Medizin ebnen. „Die Plattform für injizierbares Hydrogel stellt einen weiteren Durchbruch dar, da sie nachweislich mehrere Eigenschaften kombiniert, darunter biologische Abbaubarkeit, Biokompatibilität, Nanopartikelabgabe und Zellunterstützung“, so Chiono. „Die In-vitro-Modelle von menschlichem fibrotischem Herzgewebe wurden für die Prüfung möglicher neuer fortschrittlicher Therapien nach dem 3-V-Prinzip validiert.“ Die nächsten Schritte umfassen eine – durch neue Projekte unterstützte – robuste präklinische Validierung durch In-vitro- und In-vivo-Modelle der Herzfibrose. Außerdem rechnet Chiono damit, dass das Start-up PoliRNA Patentlizenzen erwerben und wichtige Partnerschaften mit Forschungsgruppen und Unternehmen eingehen wird, um diese bahnbrechende Technologie gemeinsam weiterzuentwickeln.
