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Vaskularisierter, bioartifizieller Herzmuskel aus induziert-pluripotenten Stammzellen


Stammzelltechnologien und die Herstellung bioartifizieller Gewebe (Tissue Engineering) stellen Schlüsseltechnologien bei der zukünftigen Behandlung zahlreicher volkswirtschaftlich besonders relevanter Erkrankungen dar. Hier sind kardiovaskuläre Erkrankungen an erster Stelle zu nennen.

 

Schon heute ist es möglich, Herzmuskelzellen in vitro aus humanen induziert-pluripotenten Stamm- (iPS) Zellen zu generieren; auch adressieren zahlreiche laufende Forschungsvorhaben das Ziel, kausale Behandlungsmethoden für kardiovaskuläre Erkrankungen zu entwickeln. Der Anwendung bioartifizieller Gewebe stehen jedoch noch einige ent-scheidende Hindernisse im Wege, allem voran das Fehlen einer funktionalen Blutgefäßstruktur, die für die Versorgung der Zellen bei Schichtdicken oberhalb weniger 100 μm unumgänglich ist.

 

In einem ambitionierten, transdisziplinären Ansatz werden wir dieses Problem lösen, indem wir in einem kombinierten Bottom Up-/Top Down-Verfahren Blutgefäße lasertechnisch in photochemisch funktionalisierte, biokompatible Polymere einschreiben und mit vaskulären Zellen aus humanen iPS Zellen besie-deln. Das Verfahren wird mit Herzmuskelzellen aus iPS Zellen kombiniert, mit dem Ziel ein bioartifizielles Herzgewebe zu generieren. Dazu werden Kompetenzen in den Bereichen Stammzelltechnologie, Zellbiologie, Polymerchemie, Photochemie, Lasertechnik und Laserlithographie aus Forschung und Wirtschaft in NRW zusammengebracht.  Als Maximalforderung ist die in vitro Herstellung von vaskularisiertem Herzmuskelgewebe avisiert, wobei die Generierung einer vaskularisierten Hydrogel-Matrix als versatile Plattform für vielfältige Tissue Engineering Anwendungen als attraktives Zwischenziel identifiziert wurde.

 

Für den Standort NRW erwarten wir einen entscheidenden Impuls für die Entwicklung einer Reihe von Zukunftstechnologien im Bereich der regenerativen Medizin.

 

Dieses Projekt wird durch die Europäische Union und das Land Nordrhein-Westphalen gefördert. 

 

Folgende Partner sind am Projekt beteiligt:

 

Uniklinik Köln / Marga-und-Walter Boll Labor: PD Dr. Kurt Pfannkuche (Koordinator)

Fraunhofer Institut für Lasertechnik IST, Aachen

LightFab Gmbh, Aachen

Miltenyi Biotec GmbH, Bergisch Gladbach

Taros Chemicals GmbH & Co KG, Dortmund

Universität zu Köln / Department Chemie: Prof. Dr. Annette Schmidt