Zu den häufigsten Geburtsfehlern des Menschen gehören angeborene Herzfehler. Ursächlicher Faktor, der dazu beitragen kann, ist ein mütterlicher Schwangerschaftsdiabetes während des ersten Trimesters der Schwangerschaft. Eine Behandlung in der Schwangerschaft ist nicht einfach wegen der Empfindlichkeit des sich entwickelnde Embryo gegenüber Glukoseschwankungen und möglichen Gesundheitsprobleme für Mutter und Kind auftreten können. Trotz Studien an Tier“modellen“ und Zellkulturen sind die Mechanismen unklar, die durch den Diabetes der Mutter zu entwicklungsbezogenen Zellprozessänderungen führt. Wegen der Speziesunterschiede ist die Relevanz der Ergebnisse aus Tiermodellen fraglich. Direkte Studien an menschlichen Embryonen sind ebenfalls nicht möglich, wodurch sich ein Bedarf an physiologisch relevanten Modellen ergibt.
Aus humanen pluripotenten Stammzellen haben die Forscher unter der Leitung von Aitor Aguirre vom College of Engineering der MSU über mehrere Schritte zunächst Embryoidkörper und daraus funktionelle Herzorganoide mit allen nötigen Zelltypen entwickelt, die einer diabetischen Situation mit hohen Konzentrationen an Insulin und Glucose ausgesetzt wurden.
Die Wissenschaftler:innen beobachteten eine vergrößerte Myokardfläche sowie ein ungeordnetes und verstreutes Epikardgewebe in den diabetischen Organoiden im Vergleich zu nicht-diabetischen Organoiden, was auf eine Hypertrophie und morphologische Anomalien bei der Herzentwicklung unter Diabetes-Bedingungen hinweist.
Originalpublikation:
Lewis-Israeli YR, Abdelhamid M, Olomu I, Aguirre A. Modeling the Effects of Maternal Diabetes on the Developing Human Heart Using Pluripotent Stem Cell-Derived Heart Organoids. Curr Protoc. 2022 Jun;2(6):e461. doi: 10.1002/cpz1.461. PMID: 35723517; PMCID: PMC9219413.
Weitere Informationen:
https://www.egr.msu.edu/news/2021/09/23/new-step-preventing-congenital-heart-defects