Ein mit Proteinen behandeltes Gerüst zieht Stammzellen an, die neues Gewebe sprießen lassen.
Sogenannte Endoprothesen sind technisch mittlerweile sehr weit fortgeschritten: Ein künstliches Hüftgelenk aus Titan kann seinen Dienst bis zu 15 Jahre problemlos im Körper verrichten und dem Träger ein großes Stück Lebensqualität zurückgeben. Doch der später zwingend notwendige Austausch ist nach wie vor eine große Herausforderung: Sowohl für den Patienten, der wieder unters Messer muss, als für den Chirurgen, der seine ganze Kunst benötigt, um das alte Kunstgelenk aus- und ein neues wieder einzubauen.
Forscher an der Columbia University in New York wollen das Problem nun auf eine ungewöhnliche Art lösen: In dem sie neue Gelenke basierend auf den Stammzellen des Patienten wachsen lassen. Diese würden zum echten Bestandteil des Körpers und müssten später nicht mehr ausgetauscht werden.
Um ihre Idee umzusetzen, haben der Medizinprofessor Jeremy Mao und sein Team von der Abteilung für Biomedical Engineering der Hochschule ein spezielles Gerüst entwickelt, das den Aufbau des gewünschten Gelenkes erlaubt und seine Form vorgibt. Es ist mit wachstumsfördernden Proteinen durchsetzt.
Die Hoffnung ist, dass das Gerüst Stammzellen des Patienten anzieht, die dann wiederum ein neues Gewebeteil bilden. "Der Körper wird so zum Bioreaktor", kommentiert Patrick Warnke, Professor an der Bond University in Australien, der einen Kommentar zu der Columbia-Studie schrieb.
Im Tierversuch an Kaninchen funktioniert die Technik bereits: rund einen Monat nach dem Implantat begannen die Tiere, sich auf den zuvor verletzten Gliedmaßen zu bewegen. Etwa zwei Monate später bewegten sie sich fast wieder so gut wie gleichaltrige gesunde Tiere. Die Studie ist die erste ihrer Art, die demonstrieren konnte, dass sich ein komplettes Gelenk in einem lebenden Tier "reparieren" lässt. Howard Seeherman, Forschungsleiter für den Bereich Gewebeentwicklung beim Pharmariesen Pfizer, hält die Leistung für beeindruckend. "Ich hätte nicht gedacht, dass ein normales Gelenk, das unter Last steht, neues Knorpelgewebe bilden könnte."
Mao erklärt, dass der Wachstumsfaktor im Gerüst wie gewünscht Stammzellen angezogen habe, die dann in den Bereich migriert seien - "auf natürliche Art". Anschließend hätten sich sowohl Knorpel- als auch darunter liegende Knochenteile regeneriert. Für Ali Khademhosseini, Juniorprofessor an der Harvard Medical School und Experte für Biomedical Engineering, zeigt Maos Studie einen neuen Trend: "Die Idee dabei ist, dass man das notwendige Mikroklima einfach im Körper bildet, so dass die dort lebenden Zellen das gewünschte Gewebe bilden."
Kaninchen besitzen stärkere Regenerationskräfte als andere Tiere, allerdings nur bis zu einem bestimmten Alter. Das Skelett der 23 Nager in Maos Versuch sei ausgewachsen gewesen, heißt es in der Studie, zudem hätten die drei Kontrolltiere keine neuen Gelenke gebildet.
Mao will nun als nächstes mit Ziegen arbeiten, deren Knochenaufbau dem von Menschen stärker ähnelt, weil sie ihre Gelenke anders belasten als Kaninchen. So soll ein Tiermodell der Arthrose erzeugt werden. Klinische Studien am Menschen könnten aber noch Jahre dauern.
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