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Neue Herzmuskelzellen wachsen aus der Haut von Patienten

In einer Weltneuheit haben Wissenschaftler neue, gesunde Herzmuskelzellen aus Hautzellen von Patienten mit Herzinsuffizienz gewonnen. Über ihre Arbeit schreiben sie in einer Zeitung, die sie diese Woche im Internet veröffentlicht haben Europäisches HerzblattDas israelische Team erklärt, wie die neuen Herzmuskelzellen in das vorhandene Herzgewebe integriert werden können. Dadurch eröffnet sich die Möglichkeit, Herzschäden bei Patienten mit Herzinsuffizienz mit eigenen Stammzellen zu reparieren.
Allerdings warnen die Forscher, dass noch viele Hürden zu überwinden sind, bevor eine solche Methode für Patienten verfügbar ist, und schätzen, dass es fünf bis zehn Jahre dauern kann, bevor klinische Studien beginnen können.
Der leitende Forscher der Studie ist Lior Gepstein, Professor für Medizin (Kardiologie) und Physiologie am Sohnis Forschungslabor für kardiale Elektrophysiologie und regenerative Medizin, Technion-Israel Institut für Technologie und Rambam Medical Center in Haifa, Israel.
Fortschritte in der Stammzellbiologie und im Tissue Engineering bringen die Aussicht auf die Reparatur von Herzmuskelschäden mit neuen Zellen immer näher, aber es bleiben erhebliche Herausforderungen, nicht zuletzt, wie man eine gute Versorgung mit neuen, gesunden menschlichen Herzzellen erhält, ohne dass das Immunsystem sie abstößt.
Gepstein und Kollegen nahmen Hautzellen von älteren Patienten mit Herzinsuffizienz und reprogrammierten diese in humane induzierte pluripotente Stammzellen (hiPSCs), eine Art Stammzelle, die das Potenzial hat, fast jede Art von Zelle im Körper zu werden. Sie zeigten dann, dass sich die hiPSCs zu Herzmuskelzellen (Kardiomyozyten) differenzieren konnten, die sich bei Ratten in Herzgewebe integrieren konnten.
Die Herstellung von Herzmuskelzellen aus hiPSCs, die aus Hautzellen gewonnen werden, ist nicht neu, es wurde schon mehrmals durchgeführt, aber in diesen Fällen stammten die Hautzellen von gesunden, jungen Freiwilligen. Wie Gepstein der Presse sagte:
"Was neu und aufregend an unserer Forschung ist, ist, dass wir gezeigt haben, dass es möglich ist, Hautzellen von einem älteren Patienten mit fortgeschrittener Herzinsuffizienz zu nehmen und seine eigenen schlagenden Zellen in einer Laborschale zu bekommen, die gesund und jung sind - das Äquivalent auf die Bühne seiner Herzzellen, als er gerade geboren wurde. "
"In dieser Studie haben wir zum ersten Mal gezeigt, dass es möglich ist, hiPSCs von Patienten mit Herzinsuffizienz zu etablieren, die die Zielpatientenpopulation für zukünftige Zelltherapiestrategien mit diesen Zellen repräsentieren, und sie dazu zu bringen, sich in Herzmuskelzellen zu differenzieren Host Herzgewebe ", fügte er hinzu.
Ein weiteres Hindernis, das auf diesem Gebiet Kopfschmerzen verursacht, ist die Herstellung von Stammzellen, ohne dass diese außer Kontrolle geraten und zu Tumoren werden.
Es scheint, dass Gepstein und seine Kollegen vielleicht auch einen Weg gefunden haben.
Sie nahmen Hautzellen von zwei männlichen Herzinsuffizienz - Patienten (einer im Alter von 51, der andere 61) und reprogrammierten sie durch Einfügen von drei Genen (die Transkriptionsfaktoren Sox2, Klf4 und Oct4) und ein kleines Molekül, Valproinsäure, in die Kerne der Zellen mit der zellulären DNA zu integrieren.
Aber sie taten etwas anderes als vorher: Sie fügten dem Cocktail nicht den Transkriptionsfaktor c-Myc hinzu. Dies wurde in der Vergangenheit hinzugefügt, aber jetzt wird angenommen, dass es der krebserregende Täter ist.
Gepstein erklärte, dass das potenzielle Risiko, dass die Zellen außer Kontrolle geraten und sich zu Tumoren entwickeln, auch aus der "zufälligen Integration des Virus, das zum Tragen der Transkriptionsfaktoren verwendet wird, in die DNA der Zelle entsteht - ein Prozess, der als insertionale Onkogenese bekannt ist".
Um das potentielle Risiko einer Insertions-Onkogenese zu eliminieren, verwendeten die Forscher immer noch einen Virus, um die Reprogrammierungsinformationen an den Zellkern zu übermitteln, entfernten ihn dann aber anschließend.
Die Ergebnisse zeigten, dass die hiPSCs ebenso erfolgreich in Herzmuskelzellen oder Kardiomyozyten differenzierten wie diejenigen, die von den Kontrollen für die Studie stammten, in diesem Fall gesunde, junge Freiwillige.
Dann entwickelten sich die Kardiomyozyten zu Herzgewebe, das die Forscher mit vorbestehendem Herzgewebe kultivierten. 24 bis 48 Stunden später schlugen sie zusammen.
Gepstein sagte, sie würden sich "wie ein winziges mikroskopisches Herzgewebe verhalten, das aus ungefähr 1000 Zellen in jedem Schlagbereich besteht".
Im letzten Schritt ihrer Studie transplantierten die Forscher das neu gebildete Gewebe in die Herzen gesunder lebender Ratten und zeigten, dass es Verbindungen mit Zellen im Herzmuskel des Wirts hatte.
Die Frage, ob neue Herzmuskelzellen auf diese Weise vom Patienten abgelehnt werden, bleibt bestehen.
"Eines der Hindernisse bei der Behandlung dieses Problems besteht darin, dass wir in diesem Stadium nur menschliche Zellen in Tiermodelle umwandeln können. Deshalb müssen wir die Tiere mit Immunsuppressiva behandeln, damit die Zellen nicht abgestoßen werden", erklärte Gepstein. dass es noch einen langen Weg bis zu dieser Art von Behandlung in der Klinik geben wird.
Er nannte einige der Hindernisse, die noch zu überwinden sind, wie:
"... Scaling-up, um eine klinisch relevante Anzahl von Zellen zu entwickeln; Transplantationsstrategien zu entwickeln, die das Transplantatüberleben, die Reifung, Integration und das regenerative Potenzial erhöhen; sichere Verfahren zur Eliminierung von Krebsrisiken oder Problemen mit dem normalen Herzrhythmus; weitere Tests in Tieren und große Industriefinanzierung, da es wahrscheinlich ein sehr teures Unterfangen ist. "
"Ich gehe davon aus, dass es mindestens fünf bis zehn Jahre dauern wird, bis klinische Studien abgeschlossen sind, wenn man diese Probleme überwinden kann", fügte er hinzu.
Inzwischen arbeitet das Team weiter in diesem Bereich. Sie planen, hiPSCs für die Reparatur beschädigter Herzen in verschiedenen Tiermodellen zu evaluieren, sowie Herzerkrankungen, Medikamentenentwicklung und Tests zu untersuchen.
Geschrieben von Catharine Paddock

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