Zellfreies Knorpelgerüst steuert Knochenregeneration – Fortschritt bei gebrauchsfertigen Transplantaten
Forschende entwickelten ein zellfreies Knorpelgerüst, das die Knochenregeneration ohne starke Immunreaktionen steuert. Das im Tierversuch getestete Transplantat könnte teure patientenspezifische Transplantate ersetzen. Humane Studien werden vorbereitet.
Forschende der Universität Lund in Schweden haben ein zellfreies Knorpelgerüst entwickelt, das den Körper dabei unterstützt, geschädigten Knochen wieder aufzubauen, wie eine neue Studie in den Proceedings of the National Academy of Sciences zeigt. Das Transplantat fördert die Knochenheilung, ohne starke Immunreaktionen auszulösen, und wurde erfolgreich in Tiermodellen getestet; Studien am Menschen werden derzeit vorbereitet.
Wenn große Knochenteile nach einer Krebsbehandlung, schweren Gelenkerkrankungen wie rheumatoider Arthritis und Osteoarthritis oder schweren Infektionen zerstört oder entfernt werden, fällt es dem Körper möglicherweise schwer, den Schaden allein zu reparieren. Forschende schätzen, dass weltweit mehr als zwei Millionen Menschen pro Jahr eine Knochentransplantation benötigen. Aktuelle Behandlungen beruhen in der Regel auf der Verwendung von patienteneigenem Gewebe oder patienteneigenen Zellen – ein Ansatz, der teuer, zeitaufwendig ist und die ohnehin hohe körperliche Belastung der Patienten sowie die Gesundheitskosten weiter erhöhen kann.
Um die neue Methode zu entwickeln, züchtete das Team zunächst Knorpelgewebe im Labor und entfernte anschließend alle lebenden Zellen in einem als Dezellularisierung bezeichneten Verfahren. Zurück bleibt die extrazelluläre Matrix, das natürliche Gerüst, das strukturellen Halt und biologische Signale liefert. Da dieses Gerüst intakt bleibt, enthält es weiterhin Wachstumsfaktoren, die die körpereigenen Zellen leiten können. Wird es an der Verletzungsstelle platziert, wirkt die verbleibende Knorpelstruktur wie ein Bauplan, der dem Körper hilft, geschädigten Knochen Schritt für Schritt wieder aufzubauen.
Die Knorpelstruktur basiert auf stabilen, gut kontrollierbaren und reproduzierbaren Zelllinien und kann die Knochenbildung anregen, ohne starke Immunreaktionen auszulösen. Die Forschenden beschreiben sie als ein fertiges Transplantat ‚von der Stange‘, das mit dem Immunsystem interagiert und große Knochendefekte reparieren kann. Da das Material im Voraus hergestellt und gelagert werden kann, stellt es einen wichtigen Schritt in Richtung zukünftiger klinischer Anwendung von menschlichen Knochentransplantaten dar.
Ein universeller, nicht patientenspezifischer Ansatz im Tissue Engineering mit einem reproduzierbaren Herstellungsprozess bietet erhebliche Vorteile gegenüber teuren und zeitaufwendigen patientenspezifischen Transplantaten, so die Forschenden. Die nächste Forschungsphase wird sich darauf konzentrieren, die Methode am Menschen zu evaluieren und gleichzeitig die Produktion auszubauen und zu standardisieren. Dazu gehört die Entscheidung, welche Verletzungen zuerst getestet werden sollen, etwa schwere Defekte an den langen Röhrenknochen von Armen und Beinen, die Erstellung von Unterlagen für die Ethikprüfung und die regulatorische Zulassung klinischer Studien sowie die Etablierung eines Herstellungsprozesses, der in größerem Maßstab bei gleichbleibender Qualität und Sicherheit durchgeführt werden kann.