Die hypertrophe Kardiomyopathie ist die häufigste genetische Herzerkrankung und eine Hauptursache des plötzlichen Herztods bei jungen Menschen. Eine internationale Studie unter Beteiligung des HDZ NRW liefert nun eine detaillierte molekulare Karte der Erkrankung – mit KI-gestützter Stadieneinteilung aus Einzelzelldaten. Für die kardiologische Praxis ein wichtiger Baustein künftiger Präzisionsdiagnostik.
HCM präziser erkennen
Hypertrophe Kardiomyopathie: Molekulare Karte unterscheidet Früh- und Endstadium
Für die Studie untersuchten die Wissenschaftler das Herzgewebe von Patienten mit hypertropher Kardiomyopathie. Mithilfe der Einzelkern-RNA-Sequenzierung analysierten sie die Genaktivität insbesondere der Herzmuskelzellen und verglichen die Ergebnisse mit den molekularen und zellulären Merkmalen herzgesunder Probanden sowie mit Gewebe von Betroffenen mit dilatativer Kardiomyopathie.
„Im Vergleich der zellulären und molekularen Merkmale mit den Daten herzgesunder Probanden zeigen sich signifikante Unterschiede, ebenso wie beim Vergleich mit Herzgewebe von Betroffenen mit dilatativer Kardiomyopathie“, erläutert Professor Milting.
KI-gestützte Analyse: Fast eine Million Herzzellen kartiert
Unter Einsatz KI-gestützter Technologien dokumentierte das Team die Genexpressionsprofile aktiver Gene in nahezu einer Million Herzzellen. Das anhand der Daten von Herzmuskelzellen trainierte KI-Modell war auch in der Lage, das Erkrankungsstadium zu bestimmen. Es konnte Früh- und Endstadien der Herzmuskelerkrankung exakt voneinander unterscheiden.
Die molekulare Kartierung über unterschiedliche Krankheitsstadien und genetische Subtypen hinweg soll nun als Grundlage für weitere Forschungsarbeiten dienen.
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„Wir beginnen zu verstehen, warum Patientinnen und Patienten mit genetisch bedingter HCM weniger Herzmuskelzellen aufweisen als gesunde Menschen und warum bestimmte Erkrankungsformen mit Herzrhythmusstörungen und der Bildung von Narbengewebe in Zusammenhang stehen“, sagt Milting. Die Analysen lieferten neue Einblicke in die biologischen Vorgänge, die mit dem Fortschreiten genetisch bedingter Herzmuskelerkrankungen verbunden sind, um daraus neue Möglichkeiten für die Diagnose und Behandlung genetisch bedingter Herzmuskelerkrankungen abzuleiten.
Fazit
Für die niedergelassene Kardiologie markiert die Studie einen wichtigen Schritt hin zu einer präziseren Stratifizierung der hypertrophen Kardiomyopathie – immerhin die häufigste genetische Herzerkrankung und eine zentrale Ursache für den plötzlichen Herztod bei jungen Patienten. Dass sich Früh- und Endstadien künftig molekular differenzieren lassen, könnte mittelfristig die Prognoseabschätzung, das Monitoring und die Therapieplanung in der ambulanten Betreuung verbessern. Konkrete diagnostische Werkzeuge für die Praxis sind daraus noch nicht ableitbar, der Weg zu einer personalisierten Kardiomyopathie-Behandlung wird jedoch sichtbar.
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