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Carolin Hoffrogge
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Organersatz aus dem Labor

Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation gemeinsam mit Projektpartnern bei bundesweitem Innovationswettbewerb erfolgreich

20. Mai 2020

Gemeinsam mit der Universitätsmedizin Göttingen (UMG), dem Deutschen Primatenzentrum Göttingen (DPZ) sowie der Leibniz-Universität in Hannover stellt das Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation (MPIDS) mit dem Projekt IndiHEART den zweiten Sieger im bundesweiten Innovationswettbewerb „Organersatz aus dem Labor“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Das Projekt IndiHEART wird über drei Jahre mit 2 Millionen Euro unterstützt.

Automatische Herstellung von menschlichem Herzmuskelgewebe.

Modell eines Herzens Bild vergrößern
Modell eines Herzens

Hinter dem Namen IndiHEART verbirgt sich die „Individualisierte Herzmuskulatur für die funktionale Behandlung von Herzinsuffizienz“. In dem Projekt, geleitet von Prof. Dr. Wolfram-Hubertus Zimmermann, Direktor des Instituts für Pharmakologie und Toxikologie an der UMG, wird menschliches Herzmuskelgewebe automatisch aus induzierten pluripotenten Stammzellen für die passgenaue Anwendung in Patient*innen mit Herzmuskelschwäche hergestellt. „Wir erwarten, dass durch die Umsetzung unseres IndiHEART- Konzeptes eine zweite Generation von Herzpflastern für die breite Anwendung in Patient*innen mit Herzmuskelschwäche möglich wird“, so Zimmermann. Eine klinische Prüfung ist nach Abschluss des Projektes vorgesehen. Diese soll auf den Erkenntnissen der mit Start 2020 geplanten BioVAT-HF Studie zur weltweit ersten Testung von künstlichem Herzgewebe in Patient*innen mit schwerer Herzmuskelschwäche aufsetzen. Die BioVAT-HF Studie wird über das Deutsche Zentrum für Herzkreislaufforschung (DZHK) in Zusammenarbeit mit der UMG-Ausgründung Repairon GmbH gefördert. Bei erfolgreicher Umsetzung des IndiHEART Projektes sollen für den individuellen Patienten maßgeschneiderte Herzpflaster ab 2024 in einer IndiVAT-HF-Folgestudie getestet werden. Damit soll die im Rahmen der BioVAT-HF Studie notwendige enge Selektion von Patient*innen übernommen und der Göttinger Herzpflasteransatz auch einem breiten Patientenkollektiv mit Herzmuskelschwäche zugänglich gemacht werden.

Projektpartner im IndiHEART-Projekt sind Prof. Dr. Eberhard Bodenschatz, Direktor der Abteilung Fluidphysik, Strukturbildung und Biokomplexität am Max-Planck- Institut für Dynamik und Selbstorganisation in Göttingen, Prof. Dr. Rabea Hinkel, Leiterin der Abteilung für Versuchstierkunde am Deutschen Primatenzentrum – Leibniz-Institut für Primatenforschung in Göttingen, Prof. Dr. Tobias Ortmaier, Leiter des Instituts für Mechatronische Systeme an der Leibniz Universität Hannover, sowie Prof. Dr. Wolfram-Hubertus Zimmermann, Direktor des Instituts für Pharmakologie und Toxikologie der Universitätsmedizin Göttingen.

Forscher der Abteilung Fluidphysik, Strukturbildung und Biokomplexität am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation entwickeln spezielle Druckverfahren für die Herstellung individualisierter Herzpflaster. Darüber werden numerische Simulationen entwickelt, in der auf Basis der Bilddaten individuelle Patientenherzen in ihrer vollen Mechanik simuliert werden. Für das digitale Patientenherz wird dann die optimale Größe und Zusammensetzung des Gewebes berechnet. Diese Daten nutzen die Wissenschaftler*innen am Institut für Mechatronische Systeme der Leibniz Universität Hannover, um eine individualisierte Steuerung des Herzpflaster- Druckvorganges zu ermöglichen. Zusätzlich wird den Herzchirurgen eine speziell entwickelte Software bei der Operationsplanung helfen, einen optimalen therapeutischen Effekt zu erzielen.

Das Institut für Pharmakologie und Toxikologie der Universitätsmedizin Göttingen hat Verfahren für die Herstellung von künstlichem Herzgewebe aus induzierten pluripotenten Stammzellen für die Anwendung als sogenannte Herzpflaster in Patient*innen mit Herzmuskelschwäche entwickelt. Basierend auf umfangreichen Vorarbeiten über einen Zeitraum von >25 Jahren wurde die erste klinische Erprobung in Patient*innen mit schwerer Herzmuskelschwäche initiiert.

Am Deutschen Primatenzentrum – Leibniz-Institut für Primatenforschung Göttingen werden die aus Stammzellen hergestellten Herzmuskelzellen auf ihre Funktionsfähigkeit getestet. Wenn das Herzpflaster nach der Implantation in Affen funktioniert, ist dies der entscheidende Schritt für die Behandlung von herzkranken Patienten.

Das Institut für Mechatronische Systeme der Leibniz Universität Hannover entwickelt die Steuerung von robotischen Systemen für die automatisierte Herstellung von individualisierten Herzpflastern. Die Steuerung wird die am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation entwickelten Simulationen nutzen, um ein individualisiertes Design für die personalisierte Anwendung von Herzpflastern zu ermöglichen.

 
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