RNA-basierte Therapien zeigen Potenzial für Herzreparatur und die Vorhersage kardiovaskulärer Erkrankungen
Neue Studien zeigen, dass RNA-basierte Therapien die Regeneration des Herzens nach einer Verletzung fördern können – unter anderem durch eine einmalige Injektion von RNA-Lipid-Nanopartikeln, die die ANP-Produktion anregt. Zudem verbessern RNA-Biomarker in extrazellulären Vesikeln die Vorhersage von Nierenfunktionsverlust und kardiovaskulären Ereignissen bei CKD und liefern weitere Hinweise auf die Rolle von RNA-Editing bei der kardiovaskulären Entwicklung und Erkrankung.
Forscher haben eine RNA-Therapie entwickelt, die laut einer am 5. März in Science veröffentlichten Studie die Fähigkeit des Herzens verbessert, sich nach einer Verletzung durch eine einzige Injektion in den Arm selbst zu reparieren. In Laborexperimenten verringerte die Behandlung die Narbenbildung deutlich und verbesserte die Herzfunktion bei kleinen und großen Tieren.
„Das Herz ist eines der Organe mit der geringsten Regenerationsfähigkeit“, sagte der Alan L. Kaganov Professor für Biomedizintechnik an Columbia Engineering. „Die spontane Regenerationskraft ist sehr, sehr begrenzt.“
Die Therapie nutzt RNA-Lipid-Nanopartikel, die Nppa kodieren, sodass Muskelzellen im Oberschenkel oder Arm ein Molekül namens pro-ANP produzieren. Dieses Molekül zirkuliert über den Blutkreislauf, bis es das Herz erreicht, wo ein spezifisches Enzym namens Corin es in atriales natriuretisches Peptid (ANP) umwandelt. Corin kommt im Herzen etwa 60-mal häufiger vor als in anderen Organen.
In den ersten Lebenstagen verfügen viele Säugetiere über eine kurzlebige Fähigkeit, Herzmuskelzellen zu regenerieren. ANP spielt dabei eine Schlüsselrolle, indem es das Wachstum neuer Blutgefäße fördert, Entzündungen dämpft und die Narbenbildung reduziert. Mit zunehmendem Alter sinkt die ANP-Menge im Körper deutlich, und die bei Neugeborenen beobachtete Regenerationsfähigkeit verschwindet bis zum Erwachsenenalter weitgehend.
Das Team beobachtete diesen Effekt in Experimenten, die neugeborene und erwachsene Mäuse nach einem Herzinfarkt verglichen. In neugeborenen Herzen stieg das Gen, das den Vorläufer von ANP produziert, auf mehr als das 25-Fache seines Normalniveaus an. In erwachsenen Herzen erhöhte es sich nur um etwa das 10-Fache, was möglicherweise nicht ausreicht, um eine relevante Regeneration zu unterstützen. Als das Team dieses Gen, genannt Nppa, bei neugeborenen Mäusen experimentell blockierte, verloren die Herzen einen großen Teil ihrer Heilungsfähigkeit.
Forscher kennen das Potenzial von ANP seit Jahrzehnten, doch als konventionelles Arzneimittel ist es schwer einzusetzen, weil es im Körper bereits nach wenigen Minuten zu zerfallen beginnt. Um die Produktion lange genug aufrechtzuerhalten, nutzte das Team eine speziell entwickelte selbst-amplifizierende RNA (saRNA), die sich in Zellen selbst repliziert.
Ein behandelnder Arzt am Columbia University Irving Medical Center/NewYork-Presbyterian Hospital und Assistenzprofessor für Medizin an Columbias Vagelos College of Physicians and Surgeons sieht eine Injektion, die dem Herzen beim Heilen helfen kann, als einen spannenden Fortschritt. „Als Kliniker, der bei Patienten, die mit Herzinfarkten zu uns kommen, Arterien mit Stents wieder eröffnet, ist mir sehr bewusst, dass es einen großen ungedeckten Bedarf für unsere Patienten gibt. Viel zu oft bleiben schwere Herzschäden zurück, die später in eine Herzinsuffizienz münden.“
Therapien auf Basis der RNA-Technologie könnten kostengünstiger und besser zugänglich sein als bestehende Interventionen, etwa Organtransplantation oder Stammzelltherapien.
In separaten Forschungsarbeiten berichten Wissenschaftler von Science Tokyo, dass winzige RNA-Moleküle, die von extrazellulären Vesikeln im Blutkreislauf transportiert werden, den Rückgang der Nierenfunktion und das kardiovaskuläre Risiko bei chronischer Nierenerkrankung (CKD) präzise vorhersagen können. Die Arbeit wurde am 10. Dezember 2025 online verfügbar gemacht und am 06. Januar 2026 in Band 15, Ausgabe 1 des Journal of the American Heart Association veröffentlicht.
Chronische Nierenerkrankung betrifft weltweit mehr als 850 Millionen Menschen. Während die Erkrankung vor allem dafür bekannt ist, die Nierenfunktion schrittweise zu verschlechtern, sterben viele Patienten vorzeitig an kardiovaskulären Komplikationen, lange bevor sie jemals eine Dialyse oder Transplantation benötigen.
Aktuelle Instrumente zur Überwachung von CKD stützen sich stark auf Biomarker wie Proteinwerte im Urin (Proteinurie) oder die glomeruläre Filtrationsrate zur Beurteilung der Nierenfunktion, die deutliche Einschränkungen haben. Zwar spiegeln diese Messungen bestehende Nierenschäden wider, doch erfassen sie nicht die feineren molekularen Veränderungen, die eine Nierenfunktionsstörung mit Schäden in anderen Organen, etwa dem Herzen, verknüpfen.
Das Forschungsteam konzentrierte sich auf microRNAs (miRNAs), die in zirkulierenden extrazellulären Vesikeln (cEVs) vorkommen – nanoskalige, membranumhüllte Vesikel, die von Zellen natürlich freigesetzt werden. Einst als zellulärer Abfall betrachtet, gelten sie heute als Träger biologisch aktiver Moleküle, die die Kommunikation zwischen entfernten Organen ermöglichen. Da diese Vesikel ihre molekulare Fracht vor Abbau schützen, liefern sie eine stabile Informationsquelle über Krankheitsprozesse, die im gesamten Körper ablaufen.
In einer initialen Kohorte von 36 Patienten identifizierten die Forscher 23 miRNAs, die in cEVs bei fortgeschrittener CKD signifikant vermindert waren. Viele dieser miRNAs regulieren Signalwege, die an Gefäßumbau, Entzündung, metabolischen Veränderungen und zellulärer Alterung beteiligt sind – Prozesse, die sowohl Nierenschäden als auch kardiovaskuläre Risiken antreiben können.
Mithilfe statistischer Modellierung und maschinellen Lernens reduzierte das Team die Ergebnisse auf drei zentrale miRNAs, die den Nierenfunktionsrückgang am stärksten vorhersagten, und validierte sie in einer Kohorte von 234 Patienten mit CKD. Diese neuen Biomarker kombinierten sie mit Messungen von Cystatin C sowie dem Protein-Kreatinin-Quotienten im Urin, um ein integriertes Risikomodell zu entwickeln, das sie „M3V2 equation“ nannten.
Wie eine Langzeitnachbeobachtung über mehrere Jahre zeigte, übertraf das neue Modell konventionelle klinische Marker und bestehende Risikoklassifikationsinstrumente bei der Vorhersage sowohl des Nierenfunktionsrückgangs als auch schwerer kardiovaskulärer Ereignisse deutlich. Interessanterweise war es unabhängig von der zugrunde liegenden Ursache der CKD oder dem Vorliegen einer kardiovaskulären Erkrankung wirksam.
Neue Forschungsergebnisse deuten zudem darauf hin, dass reversible RNA-Editing-Mechanismen die Biologie von Herzerkrankungen beeinflussen könnten und zugleich neue Wege für Biomarker sowie kardiovaskuläre Therapien der nächsten Generation eröffnen. In einem kürzlich in der Zeitschrift Communications Biology veröffentlichten Mini-Review fassen Forscher neue, jedoch weiterhin im Wandel begriffene Evidenz zusammen, die mögliche Zusammenhänge zwischen fehlregulierten posttranskriptionellen RNA-Modifikationen und dem Risiko kardiovaskulärer Erkrankungen (CVD) untersucht.
Posttranskriptionelle RNA-Modifikation, insbesondere das Adenosin-zu-Inosin-(A-to-I)-Editing, ist ein zentraler Regulationsmechanismus, der RNA-Struktur und -Funktion verändert, ohne die zugrunde liegende DNA-Sequenz zu ändern. Die Review-Ergebnisse legen nahe, dass RNA-Editing nicht lediglich ein Nebenprodukt zellulärer Aktivität ist, sondern für die normale Entwicklung und kardiovaskuläre Homöostase essenziell zu sein scheint; dabei werden aufkommende Assoziationen – nicht jedoch definitive kausale Beziehungen – zwischen Editing und mehreren CVDs beschrieben, darunter koronare Herzkrankheit (CAD), Atherosklerose, Hypertonie und Herzinsuffizienz (HF).
Die häufigste Form des RNA-Editings ist das A-to-I-Editing, bei dem ADAR-Enzyme Adenosin-Nukleotide in Inosin umwandeln. Da die zelluläre Translationsmaschinerie Inosin als Guanosin liest, kann eine einzelne Editierung in manchen Fällen die RNA-Stabilität, das Spleißen oder die Proteinfunktion verändern.
Forschung mit dem Ziel, die physiologische kardiovaskulär-spezifische Funktion posttranskriptioneller RNA-Modifikationen zu identifizieren, hat gezeigt, dass dieser Prozess im Herzen und in Blutgefäßen möglicherweise eher zur Aufrechterhaltung des zellulären Gleichgewichts und der Immuntoleranz beiträgt, statt ausschließlich als Schutzmechanismus zu wirken. Es wurde berichtet, dass RNA-Editing hilft, eine unangemessene Aktivierung des angeborenen Immunsystems gegen körpereigene doppelsträngige RNA zu verhindern.
Mäuse, denen das Adar1-Gen vollständig und ubiquitär fehlt, sterben aufgrund eines weit verbreiteten Zelltods im Herzen und anderen Geweben bis zum embryonalen Tag 10.5. Wird Adar1 nur in Kardiomyozyten (Herzmuskelzellen) deletiert, zeigen Embryonen schwere Entwicklungsanomalien, möglicherweise aufgrund einer verminderten Zellproliferation und erhöhter Apoptose (programmierter Zelltod).