Meine Merkliste
my.bionity.com  
Login  

Ein Herz aus Spinnenseide

Forscher untersuchen Spinnenseidenprotein zur Herstellung von künstlichem Herzgewebe

16.08.2017

Efraimstochter, pixabay.com, CC0

Symbolbild

Trotz erheblicher Fortschritte Herzschäden vorzubeugen und zu minimieren, leiden immer mehr Menschen an Herzinsuffizienz. Die Hauptursache für solch eine verminderte Herzfunktion ist der irreversible Verlust von Herzmuskelzellen durch Herzerkrankungen, vor allem ischämischer Erkrankungen wie dem Herzinfarkt. Zurzeit gibt es keine Therapie, die einen solchen Schaden umkehren kann. Die Forschung hat es sich deshalb zum Ziel gesetzt, Therapien zu entwickeln, die diese Schäden beseitigen und so die Herzfunktion wieder normalisieren. Ein vielversprechender Weg: Herzmuskelgewebe aus Spinnenseide. Forscher der FAU haben zusammen mit ihren Kollegen der Universität Bayreuth untersucht, inwieweit sich solch ein künstlich im Labor entwickeltes Seidenprotein für die Produktion von Herzgewebe eignet.

Konstruierte Seidenproteine

Der Schlüssel zu künstlichem Herzgewebe könnte Seide sein. Oder vielmehr das Protein, das der Seide ihre Struktur und mechanische Festigkeit verleiht: Fibroin. Prof. Dr. Felix Engel aus der Nephropathologischen Abteilung des Universitätsklinikums der FAU hatte die Eigenschaften der Seide des Indischen Seidenspinners untersucht und gezeigt, dass es sich besonders als Gerüstmaterial eignet, um Herzgewebe herzustellen. Bisher war es aber nicht möglich, das Protein in ausreichender Menge und gleichbleibender Qualität herzustellen. Seinem Kollegen, Prof. Dr. Thomas Scheibel, Inhaber des Lehrstuhls für Biomaterialien an der Universität Bayreuth ist es jedoch gelungen, ein rekombiniertes Seidenprotein der Gartenkreuzspinne mithilfe von E.-coli-Bakterien in der gewünschten größeren Menge und hohen gleichbleibenden Qualität herzustellen. Deshalb haben sich die beiden  Forscher zusammengetan und die Proteine der Seide der Kreuzspinne weiter untersucht.

Interaktion von Herzzellen und künstlichen Seidenproteinen

Jana Petzold aus dem Erlanger Team von Prof. Engel und Tamara Aigner aus Prof. Scheibels Bayreuther Arbeitsgruppe untersuchten nun gemeinsam, wie gut sich das im Labor konstruierte Seidenprotein eADF4(k16) für die Herstellung von Herzgewebe nutzen lässt. Hierfür brachten sie einen dünnen Film des Seidenproteins auf einen Glasträger auf. Die Idee: Zellen, deren Oberflächen negativ geladen sind, haften auf Filmen aus eADF4(k16), da dieses positiv geladen ist. Petzold und Aigner hatten versucht, neben den Herzmuskelzellen verschiedene andere Zellen, wie Bindegewebszellen oder Blutgefäßzellen, auf dem Film aufzubringen, was bei allen gut gelang.

Besonderes Augenmerk hatten sie bei ihrer Untersuchung auf die Funktion der Herzmuskelzellen gelegt. Diese verglichen sie mit solchen, die auf einem Film aus Fibronektin aufgebracht worden waren, welches der natürlichen Umgebung von Herzmuskelzellen ähnelt. Dabei ließen sich keinerlei funktionellen Unterschiede zwischen diesen beobachten. So konnten die Wissenschaftlerinnen beispielsweise nachweisen, dass die für die Hypertrophie, also der Vergrößerung von Herzmuskelzellen zum Beispiel bei Sportlern oder Schwangeren, verantwortlichen Faktoren auch zu einem Volumenwachstum bei den Herzmuskelzellen führen, die auf eADF4(k16)-Film gezüchtet worden waren.

Die Arbeit der Erlanger und Bayreuther Wissenschaftler sowie die Möglichkeiten künstliche Seidenproteine im 3D-Verfahren zu drucken, bergen somit die ersten Schritte in Richtung künftiger Verfahren zur Produktion funktionellen Herzgewebes.

Originalveröffentlichung:

„Surface features of recombinant spider silk protein eADF4(k16)-made materials are well-suited for cardiac tissue engineering“; Zeitschrift Advanced Functional Materials

Fakten, Hintergründe, Dossiers
  • Herzerkrankungen
  • Herzinfarkt
  • Spinnenseide
  • Seidenproteine
  • Hypertrophie
Mehr über Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
  • News

    Mikroskopie im Körper

    Biotechnologen, Physiker und Mediziner der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben eine Technologie für mikroskopische Aufnahmen im lebenden Organismus entwickelt. Ein miniaturisiertes Multiphotonen-Mikroskop, das künftig endoskopisch eingesetzt werden kann, regt körpe ... mehr

    Zellen, die den Darm zerstören

    Mehr als 400.000 Menschen in Deutschland sind von den chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen Morbus Crohn oder Colitis ulcerosa betroffen, die in Schüben verlaufen und das Darmgewebe zerstören. Die chronische Entzündung kann nach wie vor bei einer Vielzahl von Patienten nicht ausreichend ... mehr

    Magische kolloidale Cluster

    Komplexität in der Natur – vom Chlorophyll bis hin zu Lebewesen – entsteht häufig durch Selbstorganisation und gilt als besonders robust. Von praktischer Bedeutung zeigen sich kompakte Ansammlungen elementarer Partikel, so genannte Cluster, die als Atomkerne, Nanoteilchen oder Viren vorkomm ... mehr

  • Firmen

    Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

    Mit mehr als 260 Lehrstühlen und insgesamt rund 12.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern (inkl. Klinikum), etwa 26.000 Studierenden und circa 136 Studienfächern ist sie die größte Universität Nordbayerns und eine gewichtige Größe in Forschung und Lehre weit über die Region hinaus. Der Schwe ... mehr

Mehr über Uni Bayreuth
  • News

    Mit Blaulicht zur RNA-Kontrolle

    Boten-RNA-Moleküle enthalten Erbinformationen und steuern damit die Synthese von Proteinen in lebenden Zellen. Biochemiker der Universitäten Bayreuth und Bonn haben jetzt einen Weg entdeckt, diesen für die Genexpression zentralen Vorgang zu regulieren: In bestimmten Actinobakterien kommt ei ... mehr

    „Mikro-Origami“: Künstliche Blutgefäße durch 4D-Druck und molekulare Selbstorganisation

    Feinstrukturierte Blutgefäße werden in Zukunft möglicherweise im Druck hergestellt werden können. Die Grundlagen hierfür erforscht der Chemiker und Materialwissenschaftler Prof. Dr. Leonid Ionov mit einer Arbeitsgruppe an der Universität Bayreuth. Das Ziel: Dünne Polymerschichten sollen so ... mehr

    Kranke von gesunden Blutzellen trennen

    Bei zahlreichen Krankheiten wie Malaria oder Krebs unterscheiden sich kranke und gesunde Blut- und Körperzellen durch ihren Härtegrad. Durch einen neuen physikalischen Effekt lassen sie sich leicht voneinander trennen. Dabei sorgen Strömungen in Mikrokanälen dafür, dass sich von selbst härt ... mehr

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.