Orthopädie-Forscher nutzen mesenchymale Stammzellen

Fettgewebe als Quelle für die Zelltherapie / Gezielte Steuerung der Zellform / Wissenschaftler holen sich Anregung bei der Textilforschung

BERLIN (Rö). Ein Schwerpunkt der orthopädischen Forschung ist schon seit einiger Zeit die Forschung zur regenerativen Therapie geschädigter Organe. Auf drei Gebiete konzentriert sich das Interesse der Forscher derzeit besonders, wie Professor Wiltrud Richter von der Universität Heidelberg bei einer Pressekonferenz zum Orthopädenkongreß in Berlin berichtet hat: In-situ-Regeneration, Zelltherapie und "tissue engineering", also Gewebezüchtung.

Bei der In-situ-Regeneration geht es vor allem um die Entwicklung intelligenter Biomaterialien. Intelligente Biomaterialien sind nicht einfach nur Platzhalter. Sie liefern gezielt Informationen an Zellen und steuern damit die Eigenschaften der Materialien. Ein Beispiel dafür ist nach Angaben Richters eine gezielte Steuerung der Zellform, zum Beispiel bei der Ausdifferenzierung mesenchymaler Stammzellen zum gewünschten Zielgewebe. So unterstützt eine flächige Ausbreitung der Zellen die Differenzierung zu Knochenzellen. Eine abgerundete Form führt dazu, daß die Zellen zu Fettzellen differenzieren.

Ionen aus Biomaterialien regen Knochenbildung an

Die Wechselwirkung des Biomaterials mit Ionenkanälen ist eine weitere Möglichkeit der Steuerung. So gelingt es bereits durch gezielt dosierte Freisetzung von Ionen aus Biomaterialien so auf Stammzellen einzuwirken, daß sie an neuen Stellen im Körper die Knochenbildung anregen. Eine weiterer Ansatz ist die genaktivierte Matrix, bei der das Biomaterial DNA mitbringt. Sie kann etwa Schlüssel-Gene für die Knocheninduktion enthalten. Experimente haben ergeben, daß damit eine Knochenbildung in Defekten in Gang gesetzt wird.

Bei der zweiten Forschungsrichtung in der Orthopädie, der Zelltherapie, konzentriert sich die Entwicklung auf die Erschließung mesenchymaler Stammzellen als neue Zellquelle für den Ersatz von Knorpel- und Knochenzellen. So liefert Fettgewebe große Mengen mesenchymaler Fettzellen mit der Fähigkeit zur Ausdifferenzierung in Knorpel-, Knochen oder Sehnenzellen. Ein angenehmer Nebeneffekt beim kosmetischen Fettabsaugen? Erstmals ist es in Heidelberg auch gelungen, aus mesenchymalen Stammzellen solche Zellen herzustellen, die sich zu Bandscheibenzellen entwickeln.

Forscher bilden Faserstruktur von Gelenkknorpel nach

Schließlich geht es bei der dritten Forschungsrichtung, der Gewebezüchtung, darum, die bisherigen Defizite in der Architektur von Biomaterialien zu verringern. So setzt die Wissenschaftlerin zum Beispiel beim Knorpel auf ein interdisziplinäres Projekt zwischen Orthopädie, Werkstoffwissenschaften, Textil- und Bekleidungstechnik und Polymerforschung.

Ziel ist hier erstmals, die Faserstruktur von humanem, hyalinem Gelenkknorpel nachzubilden. Parallel ausgerichtete synthetische Fasern werden dabei mit einer Technik aus der Textilforschung auf ein Trägermaterial so aufgebracht, daß es zur parallelen Ausrichtung der Fasern kommt, wie sie im hyalinen Gelenkknorpel besteht. Nach Zellbesiedlung sollen diese als Leitstrukturen für die von den Zellen sezernierte extrazelluläre Matrix dienen. Durch ihre Steifigkeit bieten sie einen besseren Schutz vor mechanischer Belastung als dies bisher durch unstrukturierte Biomaterialien möglich war.

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