Studie untersucht die Regeneration von Herzzellen auf der Suche nach neuen Behandlungsmöglichkeiten

Bei Herzinsuffizienz, einer der weltweit häufigsten Todesursachen, beginnt der Verlust gesunder, funktionsfähiger Herzzellen. Diese einst flexiblen Zellen verwandeln sich in Bindegewebezellen, die sich nicht mehr zusammenziehen und entspannen können. Diese Verhärtung beeinträchtigt die Fähigkeit der Herzzellen, Blut effizient durch den Körper zu transportieren. Da sich diese Herzzellen nicht regenerieren können, steht dem Patienten ein langer Genesungsprozess bevor, der präventive oder symptomatische Behandlungen umfasst.

Einige Säugetiere sind jedoch in der Lage, Herzzellen zu regenerieren, obwohl dies typischerweise innerhalb eines bestimmten Zeitraums unmittelbar nach der Geburt geschieht. Vor diesem Hintergrund führten Dr. Mahmood Salama Ahmed und ein internationales Forscherteam eine Studie durch, um neue Therapeutika oder bestehende, bereits von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) zugelassene Therapieschemata zur Regeneration von Herzzellen zu identifizieren.

Ihre Studie „Identifizierung von von der FDA zugelassenen Medikamenten, die eine Herzregeneration bei Säugetieren induzieren“ wurde in der Zeitschrift Nature Cardiovascular Research veröffentlicht.

„Diese Studie zielt auf eine regenerative Therapie ab, nicht auf eine symptomatische Behandlung“, fügte Ahmed hinzu.

Ahmed, Professor für Pharmazeutische Wissenschaften an der Jerry H. Hodge School of Pharmacy der Texas Tech University, arbeitete an der Studie am UT Southwestern Medical Center. Er sagte, die aktuelle Forschung baue auf den Ergebnissen einer Studie aus dem Jahr 2020 des Labors von Dr. Hesham Sadek am UT Southwestern Medical Center auf.

In dieser Studie zeigten die Forscher, dass Mäuse tatsächlich Herzzellen regenerieren konnten, indem sie zwei Transkriptionsfaktoren genetisch löschten: Meis1 und Hoxb13. Mit diesen Informationen ausgestattet, begannen Ahmed und seine Co-Autoren 2018 ihre jüngste Studie am University of Texas Southwestern Medical Center. Sie zielten zunächst auf die Transkriptionsfaktoren (Meis1 und Hoxb13) mit Paromomycin und Neomycin, zwei Antibiotika aus der Klasse der Aminoglykoside.

„Wir haben Inhibitoren entwickelt, um die interne Transkription abzuschalten und die Regenerationsfähigkeit der Herzzellen wiederherzustellen“, fügte Ahmed hinzu.

Ahmed sagte, die Struktur von Paromomycin und Neomycin weise auf ihr Potenzial hin, an den Transkriptionsfaktor Meis1 zu binden und ihn zu hemmen. Um zu verstehen, wie diese Bindung zustande kommt, musste das Team zunächst die molekularen Mechanismen von Paromomycin und Neomycin entschlüsseln und herausfinden, wie sie an die Gene Meis1 und Hoxb13 binden.

„Wir begannen, dies an Mäusen zu testen, die an Herzinfarkt oder Ischämie litten“, erklärte Ahmed. „Wir stellten fest, dass beide Medikamente (Paromomycin und Neomycin) synergistisch wirkten und die Auswurffraktion (den Anteil des Blutes, das das Herz bei jeder Kontraktion verlässt) erhöhten, sodass die Kontraktilität der Ventrikel (der Herzkammern) deutlich verbessert wurde. Dies steigerte das Herzzeitvolumen und reduzierte die fibröse Narbenbildung im Herzen.“

Das Team arbeitete mit Wissenschaftlern der University of Alabama in Birmingham zusammen, um Schweinen mit Herzinfarkt Paromomycin und Neomycin zu verabreichen. Sie stellten fest, dass die Schweine mit Herzinfarkt nach der Gabe von Paromomycin und Neomycin eine bessere Kontraktilität und Auswurffraktion aufwiesen und ihr Herzzeitvolumen insgesamt besser war.

In zukünftigen Forschungen möchte Ahmed die Bindungsprofile von Paromomycin und Neomycin in einem Molekül statt in zwei Molekülen kombinieren. Bei Erfolg, so Ahmed, könnte das neue Molekül unerwünschte oder potenziell unerwünschte Wirkungen im Zusammenhang mit Antibiotikaresistenzen vermeiden.

„Wir wollen neue synthetische kleine Moleküle entwickeln, die auf Meis1 und Hoxb13 abzielen“, sagte Ahmed. „Wir wollen die Studie an Schweinen für toxikologische Untersuchungen fortsetzen. Und dann wird dies hoffentlich ein Auftakt für klinische Studien am Menschen sein.“

Die gute Nachricht ist, dass wir mehrere von der FDA zugelassene Medikamente mit etablierten Sicherheitsprofilen und bekannten Nebenwirkungen verwenden. So können wir einige Schritte der Zulassungsphase für die Erforschung eines neuen Medikaments umgehen. Das ist das Schöne an der Umwidmung von Medikamenten: Wir können schneller in die Klinik gelangen und Leben retten.“