Kyoto – Das Protein PRDM16 wirkt als entwicklungsbiologischer „Rheostat“ und reguliert das Gleichgewicht zwischen Vermehrung und Reifung menschlicher Herzmuskelzellen. Bei niedrigen Spiegeln bleibt die proliferative Kompetenz erhalten; höhere Spiegel fördern strukturelle, metabolische und funktionelle Merkmale reifer Herzmuskelzellen. Das zeigt eine Studie des Center for iPS Cell Research and Application (CiRA) der Universität Kyoto, die in Stem Cell Reports veröffentlicht wurde (DOI: 10.1016/j.stemcr.2026.103005).
Während der Embryonalentwicklung vermehren sich Herzmuskelzellen, um das Herz aufzubauen. Nach der Geburt ziehen sie sich aus dem Zellzyklus zurück und spezialisieren sich – was die regenerative Kapazität stark einschränkt. Aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen) gewonnene Herzmuskelzellen bleiben häufig unreif und begrenzen damit Anwendungen in der regenerativen Medizin.
Die Forschenden untersuchten iPS-Zell-abgeleitete Kardiomyozyten mit Fluoreszenz-Zellzyklus-Reportern, Transkriptomanalysen und künstlichen Herzgeweben. PRDM16-defiziente Zellen zeigten erhöhte proliferative Regulatoren (CDK1, phospho-AKT), verstärkte Zellzyklusaktivität, gestörte Sarkomer-Organisation, eingeschränkte Mitochondrienfunktion und verminderte Kontraktionsleistung. Eine moderate Überexpression von PRDM16 unterdrückte dagegen die Vermehrung und förderte Hypertrophie, die Expression adulter kardialer Proteine wie TNNI3 sowie den oxidativen Stoffwechsel.
Die Ergebnisse liefern einen Rahmen, um regenerative Strategien zu verbessern und höherwertige Herzgewebe für Krankheitsmodelle und Wirkstofftests herzustellen. Eine zeitliche Steuerung von PRDM16 könnte künftig helfen, proliferative und Reifungsprozesse besser zu balancieren. Weitere Studien müssen die direkten genomischen Ziele des Proteins klären.
Kredit
Kanae Tani
