Molekulare Karte des Herzens: Fast eine Million Zellkerne entschlüsseln HCM
Med Berlin, 7. Oktober 2026 – Fast eine Million Herzzellen, genauer gesagt ihre Zellkerne, haben Forschende für eine neue Studie unter die molekulare Lupe genommen. Untersucht wurde, wie Gene im menschlichen Herzgewebe bei genetisch bedingten Herzmuskelerkrankungen aktiv sind – vor allem bei der hypertrophen Kardiomyopathie (HCM).
Das internationale Team nutzte dafür die Einzelkern-RNA-Sequenzierung. Sie erfasst die Genexpressionsprofile einzelner Zellen und kann dadurch sichtbar machen, welche Zelltypen im Herzmuskel vorkommen und wie sie sich im Krankheitsverlauf verhalten. Herkömmliche Gewebeanalysen können solche Unterschiede leicht verdecken. Die Ergebnisse erschienen am 16. September 2026 in Science Translational Medicine: Adami et al., Band 18, eaea2747.
Eine molekulare Karte des kranken Herzens
Für die Untersuchung analysierten die Forschenden Herzgewebe von Patientinnen und Patienten mit HCM. Zum Vergleich dienten gesunde Kontrollproben sowie Gewebe von Menschen mit dilatativer Kardiomyopathie (DCM). Zwischen HCM, gesunden Herzen und DCM zeigten sich deutliche Unterschiede – sowohl bei der zellulären Zusammensetzung als auch bei den molekularen Programmen der Zellen.
Die Einzelzell- und Einzelkernanalysen lieferten unter anderem Hinweise darauf, warum Menschen mit genetisch bedingter HCM weniger Herzmuskelzellen als gesunde Menschen aufweisen. Sie zeigten außerdem, weshalb bestimmte Krankheitsformen mit Herzrhythmusstörungen und Narbengewebe verbunden sind. Biologische Signalwege der HCM wurden in einer molekularen Karte zusammengeführt, die verschiedene Krankheitsstadien und genetische Subtypen abbildet.
Ein mit Daten aus Herzmuskelzellen trainiertes KI-Modell konnte frühe Krankheitsphasen von fortgeschrittenen Stadien beziehungsweise Endstadien der HCM unterscheiden. Die künstliche Intelligenz ordnete dafür Genexpressionsprofile aktiver Gene in nahezu einer Million Herzzellen. Das klingt nach einem digitalen Kartenwerk fürs Herz – nur dass sich die Landschaft laufend verändert und nicht aus Straßen, sondern aus Zelltypen, Signalwegen und Genaktivitäten besteht.
Geleitet wurde die Studie vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in Berlin und vom Brigham and Women’s Hospital in Boston. Beteiligt waren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Deutschland, Großbritannien, Kanada und den USA, darunter das Herz- und Diabeteszentrum NRW (HDZ NRW), das Imperial College London, die University of Alberta, Helmholtz München und die Technische Universität München. Zum HDZ NRW gehörte auch das Erich und Hanna Klessmann-Institut für kardiovaskuläre Forschung und Entwicklung in Bad Oeynhausen.
Warum HCM so gefährlich werden kann
Bei der hypertrophen Kardiomyopathie verdickt und versteift sich der Herzmuskel. Die Herzkammern können dadurch systolisch und diastolisch gestört sein – also beim Auspumpen und beim Füllen. Mögliche Folgen reichen von einer beeinträchtigten Pumpfunktion und Herzschwäche bis zu Herzrhythmusstörungen und plötzlichem Herztod.
HCM gilt als häufigste erbliche Herzerkrankung; im Deutschen Gesundheitsportal wird sie außerdem als häufigste genetische Erkrankung des Menschen und als eine der häufigsten Todesursachen bei jungen Menschen beschrieben. Typisch sind eine isolierte, fortschreitende Verdickung des Herzmuskels, eine Fehlanordnung der Herzmuskelzellen und Herzmuskelvernarbungen.
Als Ursache wurden Mutationen in Genen identifiziert, die Proteine des kontraktilen Apparats von Herzmuskelzellen kodieren. Der Verlauf fällt allerdings sehr unterschiedlich aus. Manche Patientinnen und Patienten erkranken schon im Kindesalter, andere bleiben bis ins hohe Alter ohne Beschwerden. Erste Hinweise können Symptome einer Herzinsuffizienz sein; manchmal kommt es durch gefährliche ventrikuläre Herzrhythmusstörungen auch unvermittelt zum plötzlichen Herztod.
Bei der dilatativen Kardiomyopathie steht dagegen eine Erweiterung des Herzmuskels im Vordergrund. Sie wurde in der Studie als Vergleichserkrankung herangezogen, um die molekularen und zellulären Besonderheiten der HCM besser voneinander abzugrenzen.
Noch keine neue Therapie – aber bessere Ansatzpunkte
Aus den Genprofilen und den KI-Modellen ergibt sich derzeit keine konkrete neue Behandlung. Die Referenzdaten sollen vielmehr als Grundlage für weitere Forschung dienen: zur Untersuchung der Krankheitsentstehung, zur Verbesserung diagnostischer Verfahren und zur Entwicklung neuer Ansätze für die Diagnose und Behandlung genetisch bedingter Herzmuskelerkrankungen.
Die molekulare Karte könnte künftig helfen, therapeutische Angriffspunkte für bestimmte Kardiomyopathie-Subtypen zu finden. Bis dahin bleibt bei der genetisch bedingten HCM das Problem bestehen, dass es keine ursächliche Therapie gibt. Im Mittelpunkt steht deshalb die Früherkennung asymptomatischer Risikopatientinnen und -patienten – durch molekulargenetische Untersuchungen und klinische Untersuchungen von Familienangehörigen.
Eine genetische Diagnose kann Mutationsträger identifizieren, bevor klinische Krankheitszeichen auftreten. Dann lassen sich je nach Risiko Maßnahmen einleiten: etwa eine frühzeitige symptomatische Herzinsuffizienztherapie, die Einschränkung der Teilnahme an sportlichen Wettkämpfen oder die Implantation eines Defibrillators, um einen plötzlichen Herztod zu verhindern.
Für die genetische Abklärung werden unter anderem Gene der Stufe 1 berücksichtigt: ACTC1, MYBPC3, MYH7, MYL2, MYL3, PLN, TNNI3, TNNT2 und TPM1. Zur Stufe 2 zählen ACTN2, ALPK3, ANKRD1, CALR3, CSRP3, JPH2, KLF10, MYH6, MYLK2, MYOM1, MYOZ2, MYPN, NXN, OBSCN, PDLIM3, RYR2, TCAP, TNNC1, TRIM63, TTN und VCL.
Die Studie liefert damit eine ungewöhnlich detaillierte Momentaufnahme des erkrankten Herzens – und zugleich eine Art Zeitachse: von frühen Veränderungen bis zu fortgeschrittenen Stadien. Ob aus dieser Karte tatsächlich neue Medikamente oder zielgenauere Therapien entstehen, muss sich erst zeigen. Die Daten liegen nun jedenfalls auf dem Tisch, Zelle für Zelle.