Montag, 27.04.2009

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Bundesförderung für die Regenerative Medizin

Biomaterialforscher der Uni Lübeck setzen auf marine Kollagene

Mit Beginn des Monats April 2009 startet ein neues Verbundprojekt "Regeneration mit zellspezifischen Matrices", an dem Biomaterialforscher der Universität Lübeck maßgeblich beteiligt sind. Ziel ist die Entwicklung von neuartigen Zellträgermaterialien (Scaffolds), die zusammen mit Zellen des behandelten Patienten (autologen Stammzellen) zur Therapie von Schädigungen des Gelenkknorpels eingesetzt werden sollen. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Initiative "Zellbasierte, regenerative Medizin" für drei Jahre gefördert. Bei den tiefen Schädigungen des Gelenkknorpels (osteochondrale Defekte), denen die Forschungen zugute kommen werden, ist das darunter liegende Knochengewebe bereits mit betroffen. Sie treten vor allem in den Kniegelenken auf und verursachen einen großen volkswirtschaftlichen Schaden. Bisher können solche Defekte nur unbefriedigend behandelt werden, so dass oft nur der Einbau eines künstlichen Gelenks als letzte Therapiemöglichkeit verbleibt.Das Besondere des neuen Forschungsprojektes ist die Zielstellung, ein resorbierbares Scaffoldmaterial nur aus Kollagenen marinen Ursprunges (Qualle bzw. Fischhaut) aufzubauen. Scaffolds sind Zellträger, die eine gleichmäßige Besiedelung mit den Gewebe bildenden Zellen zu Beginn und ihre Versorgung mit Nährstoffen während der gesamten Kultivierungszeit erlauben. Sie müssen über eine möglichst hohe Porosität verfügen, um den Zellen Platz zum Aufbau ihres Gewebes zu bieten.

Nach der Besiedlung mit den geeignet differenzierten Stammzellen sollen im Labor vitale Knochen-Knorpel-Zylinder entstehen, welche dann in den Defekt implantiert werden können. Mit der Verwendung der marinen Kollagene werden Risiken vermieden, die mit Kollagen verbunden sind, das man aus Rinder- oder Schweinegeweben isoliert.

Die Projektpartner sind die Universität zu Lübeck (Prof. Dr. Holger Notbohm, Institut für Virologie und Zellbiologie), die Technische Universität Dresden (Dr. Michael Gelinsky vom das Max-Bergmann-Zentrum für Biomaterialien, Koordinator) und das Freiberger Forschungsinstitut für Leder und Kunststoffbahnen (FILK, Dr. Michael Meyer). Während sich die Lübecker Forscher hauptsächlich den Teilprojekten widmen, die den Knorpelersatz betreffen, arbeiten die anderen Gruppen daran, den Knochenersatz zu ermöglichen. Im Rahmen eines Teilprojektes ist außerdem das Kieler Unternehmen "Coastal Research Management" (CRM) eingebunden. Das Fördervolumen des gesamten Vorhabens beläuft sich auf 1,27 Millionen Euro, hiervon gehen 280.000 Euro an die Universität Lübeck.

Hintergrund

Wegen seiner geringen Selbstheilungskapazität stellen Defekte und Läsionen des Gelenkknorpels immer noch ein ungelöstes medizinisches und damit auch wirtschaftliches Problem dar. Die etablierten Therapien, die meistens die Verwendung von primären Chondrozyten des Patienten beinhalten, führen oft nur zur Bildung eines histologisch und mechanisch unbefriedigenden Knorpelersatzes. Im Rahmen des vorgeschlagenen Projektes sollen neuartige biphasische Scaffolds auf der Basis von Kollagenen aquatischen Ursprungs entwickelt werden, welche bei Verwendung von Chondrozyten oder mesenchymalen Stammzellen (MSC) zu einer vollständigen und dauerhaften chondrogenen Differenzierung führen sollen. Der biphasische Charakter der Konstrukte ermöglicht darüber hinaus die Verwendung bei tiefen (osteochondralen) Defekten und damit die zusätzliche Nutzung der Selbstheilungskapazität des darunter liegenden Knochengewebes.

Der Knorpel-Teil wird aus Kollagen bestehen, welches aus Quallen isoliert wird - und das der Struktur und Zusammensetzung von humanem Kollagen Typ II sehr nahe kommt. Die natürliche fibrilläre Struktur dieser Kollagen-Matrix wird Chondrozyten (oder chondrogen differenzierten MSC) eine geeignete Umgebung bieten, um gesundes und wohldefiniertes neues Gewebe auszubilden. Der knöcherne Teil wird aus einem Nanokomposit hergestellt werden, der aus Kollagen Typ I (isoliert aus Fischhäuten) und nanoskopischen Hydroxylapatit-Kristallen besteht. Solch ein Komposit ahmt sehr gut die extrazelluläre Matrix von Knochen nach und es konnte - anhand eines ähnlichen Materials auf der Basis von bovinem Kollagen - bereits gezeigt werden, dass damit MSC in Richtung einer osteogenen Differenzierung beeinflusst werden können. Beide Teile werden unter Verwendung einer patentierten Methode zu monolithischen Scaffolds verbunden, womit das Risiko einer Delamination während der Gelenkbewegung in vivo minimiert wird.