Regeneration von Knorpeldefekten

Regeneration von Knorpeldefekten mit dezellularisiertem Knorpelgewebe

(Dr. rer. nat. Roman Breiter)

Dieses Projekt ist als Kooperation mit der Hals-Nasen-Ohren-Klinik der Universitätsmedizin Mannheim (Prof. Dr. Nicole Rotter) und der Universitätsklinik für Orthopädie, Sektion Biochemie der Gelenks- und Bindegewebskrankheiten (Prof. Dr. Rolf Brenner), Ulm angelegt.

Da Knorpel keine intrinsische Regenerationsfähigkeit besitzt, müssen Knorpeldefekte der Nase oder Ohrmuschel durch Verwendung autologer oder alloplastischer Materialien rekonstruiert werden. Häufig treten jedoch chronische Fremdkörperreaktionen und bis hin zu Extrusionen auf. In der Orthopädie erzielt man mit knochenmarkstimulierenden Verfahren und autologer Chondrozyten-Implantation eine bisher nur begrenzte Defektheilung. Häufig sind die gebildeten Gewebe zudem funktionell minderwertig und schlecht in das umliegende Gewebe integrierbar. In beiden klinischen Fachgebieten wird den neuen regenerativen Verfahren des Tissue Engineering das größte Potential beigemessen. Bisher wurden vorwiegend Verfahren erforscht, bei denen die Materialien bereits in vitro mit Zellen besiedelt werden. Eine vielversprechende Alternative stellt die Anwendung von Knorpelersatzmaterialien auf Basis extrazellulärer Matrix da, die die Mikroumgebung des Defektes so stimulieren kann, dass lokale Vorläuferzellen zur Migration und Geweberegeneration aktiviert werden.

Mit dem am Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik entwickelten Aufarbeitungsverfahren wird aus natürlichem Knorpel, wie beispielswiese Nasenseptum und Meniskus, ein adäquater Knorpelersatz (Scaffold) für die Reparatur der Defekte hergestellt. Das Grundprinzip beruht darauf, eine möglichst vollständige Dezellularisierung und weitestgehende Eliminierung von Substanzen, die eine schädliche Immunreaktion verursachen, zu erreichen und gleichzeitig strukturelle Komponenten und biologische Faktoren zu erhalten, die für die Geweberegeneration entscheidend sind.

Die Zielsetzung des Gesamtprojektes ist die Beurteilung der Eignung der Scaffolds für die in situ-Regeneration von Knorpeldefekten. Zielsetzung der Arbeiten am Lehrstuhl ist es, zu bestimmen, welche zellbiologisch funktionellen Gruppen während des Herstellungsprozesses erhalten oder verändert werden und ob die Scaffolds mit biologisch aktiven Molekülen beladen und welche biologischen Wirkungen dabei erreicht werden können. Die klinischen Partner untersuchen die Rezellularisierung der Scaffolds und die chondrogene Differenzierung von mesenchymalen Stammzellen und Progenitorzellen bei der Besiedelung der Scaffolds.

Dieses Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert (Förderkennzeichen BU 461/36-1)