Implementierung der Engineered Heart Tissue (EHT)-Technologie bei Eurac Research
Das PROMOS-Projekt, finanziert im Rahmen des Interreg Italien–Österreich Programms 2021–2027, zielt darauf ab, das biomedizinische Ökosystem zu stärken, indem es die Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Industrie fördert. Das PROMOS-Arbeitspaket 2, Aufgabe 3 (WP2.3) ebnet durch die Verbindung fortschrittlicher Technologien mit humanen Zellen den Weg für verlässlichere und vielseitigere Modelle des menschlichen Herzens – eine wertvolle Ressource sowohl für die Grundlagenforschung als auch für zukünftige medizinische Anwendungen.
In diesem Rahmen haben Eurac Research und das ICGEB ihre Kräfte gebündelt, um die Entwicklung von künstlich erzeugtem menschlichem Herzgewebe (Engineered Heart Tissues, EHTs) voranzubringen – eine Methodik, das bereits weit verbreitet ist, aber noch Grenzen bei der Nachbildung der gesamten Komplexität des Herzens aufweist. Durch die Kombination ihrer Expertise wollen die Projektpartner diese Herausforderungen überwinden: Das ICGEB steuerte sein Know-how in der Erzeugung von EHTs mit tierischen Zellen bei, während Eurac Research seine Erfahrung in der Ableitung von Zellen aus humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (hiPSCs) einbrachte.
Das Forscherteam von Eurac Research entwickelt im Rahmen des Projekts vollständig menschliche, künstlich erzeugte EHTs unter Verwendung von Kardiomyozyten, Endothelzellen und Herzfibroblasten, die aus hiPSCs gewonnen werden. Diese mehrzellige Zusammensetzung bildet die Komplexität des menschlichen Herzens noch getreuer nach, dank der komplementären Rolle jeder Zellart: Fibroblasten bieten strukturelle Unterstützung und fördern die elektrische Kopplung, Endothelzellen regulieren Immun- und Regenerationsfunktionen, während Kardiomyozyten für die Kontraktion verantwortlich sind. Eingebettet in Fibrin-basierte Matrizen bilden diese Zellen strukturierte Gewebe, die sich spontan ausrichten, an zwei Stützen verankert und synchron kontrahieren; spezialisierte Geräte ermöglichen zudem die Echtzeitüberwachung ihrer mechanischen Aktivität.Einer der bisher wichtigsten Erfolge war die Auswahl des optimalen Systems zur Kultivierung und Analyse der EHTs in den Eurac-Laboren. Die gewählte Plattform, die auf Glasfasertechnologie basiert, ermöglicht es, die Kontraktionen der Gewebe präzise und in Echtzeit direkt im Inkubator zu erfassen. Das zentrale Bauteil, das sogenannte Smart Lid, ist wiederverwendbar und schafft ein steriles Umfeld für die Gewebebildung. Dabei werden die Gewebe zwischen Paaren von Stützen verankert (bis zu 24 Gewebe gleichzeitig) und mit Glasfasern und Elektroden verbunden, um die Kontraktionen zu messen und elektrische Stimulation bereitzustellen. Externe Module übertragen die Signale, während eine spezielle Software eine kontinuierliche Überwachung und Analyse der Gewebeleistung erlaubt.
