Defining the role of non-myocytes for cardiomyocyte differentiation and function in an genetically engineered heart muscle model

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Wir haben eine Methode zur Herstellung künstlicher Herzgewebe entwickelt (engineered heart tissue; EHT) und konnten kürzlich zeigen, dass sich dieses Verfahren auch zur Herstellung von EHTs aus embryonalen Stammzellen (ESC) eignet. Herzmuskelzellen machen im nativen Herz 30% der Gesamtzellzahl aus, wobei ihr Wachstum und ihre kontraktile Funktion entscheidend von Nicht-Kardiomyozyten beeinflusst werden. Unser Projekt soll Faktoren identifizieren, die Interaktionen zwischen Kardiomyozyten und Nicht-Kardiomyozyten vermitteln. Dafür werden wir EHTs aus Mischungen unterschiedlicher genetisch modifizierter ESC herstellen: Letztere exprimieren entweder eine Neomycinresistenz (neoR), ein Grün-Fluoreszierendes-Protein (GFP) und eine Kern-lokalisierte β-Galaktosidase (nLacZ) unter der Kontrolle eines Herzmuskelzell-spezifischen Promotors oder eine neoR, ein Rot-Fluoreszierendes-Protein (RFP) und eine nLacZ unter der Kontrolle eines für Endothelzellen, glatte Muskelzellen, Fibroblasten bzw. Makrophagen spezifischen Promoters. So können in Mischkulturen Kardiomyozyten (GFP) und Nicht-Kardiomyozyten (RFP) eindeutig identifiziert und analysiert werden. Longitudinale Analysen der ESC-EHT-Morphologie und Funktion werden die Bedeutung von Nicht-Kardiomyoyzten für die Herzmuskelentwicklung in ESC-EHT definieren. Zugleich sollen Sekretomanalysen parakrine Faktoren identifizieren, die diese vermitteln. Wir werden unsere Untersuchungen im Wesentlichen mit murinen ESC durchführen, wollen aber parallel einen entsprechenden humanen Ansatz entwickeln. Wir erwarten, dass unserer Untersuchungen zur Optimierung der EHT-Technologie beitragen und darüber hinaus Signalkaskaden identifizieren, die möglicherweise als neue therapeutische Ansatzpunkte für pharmakologische Interventionen dienen könnten.