Bei schwerwiegende Knochendefekten: Vorläuferzellen aus dem Knochenmark statt Transplantation13. April 2023 Bild: SutthaB – stock.adobe.com Mit weltweit etwa zwei Millionen Transplantationen pro Jahr sind Knochen nach Blut das am zweithäufigsten transplantierte Gewebe – leider oft mit nur mäßigem Therapieergebnis. Ein alternativer Ansatz könnten zellbasierte Therapien sein, wie Studien eines Forschungsteams aus Berlin und Salzburg zeigen. Die meisten Knochenbrüche heilen vollständig und ohne Narbenbildung aus. Besonders große Knochendefekte, die durch schwere Verletzungen, eine Infektion oder eine Tumoroperation entstanden sind, heilen jedoch oft nicht auf natürliche Weise und machen eine Knochentransplantation erforderlich. Mit weltweit etwa zwei Millionen Transplantationen pro Jahr sind Knochen nach Blut das am zweithäufigsten transplantierte Gewebe. Die Verfügbarkeit von Transplantaten ist jedoch begrenzt und ihre Regenerationsfähigkeit häufig gering. Eine vielversprechende Alternative sind zellbasierte Therapien. Im Labor hergestelltes Gewebe aus Vorläuferzellen wie den multipotenten Stromazellen (MSC) könnte die üblichen Knochentransplantate ersetzen. Dass das funktioniert, konnten jetzt Forscher*innen des Berlin Institute of Health in der Charité (BIH) gemeinsam mit Kolleg*innen von der Paracelsus Medizinischen Privatuniversität (PMU) Salzburg zeigen. Entscheidend dabei: Es ist nicht egal, aus welchem Gewebe – Fett, Haut oder Knochen – diese Stromazellen entnommen werden. Die Quelle der Stromazellen ist entscheidend für ihre Regenerationsfähigkeit MSC sind die Vorläuferzellen in verschiedenen Bindegeweben, die in unterschiedliche Zelltypen wie Fett-, Knorpel- und Knochenzellen differenzieren können. Anders als bisher angenommen hat jedoch die Quelle der Zellen einen entscheidenden Einfluss darauf, wie groß ihre Fähigkeit zur Knochenregeneration ist. Im Gegensatz zu Zellen aus weißem Fettgewebe, der Nabelschnur oder der Haut besitzen nur MSCs aus dem Knochenmark die Fähigkeit, funktionsfähigen Knorpel zu bilden. Das liegt an einer epigenetischen Signatur, die festlegt, welche Gene während der Zelldifferenzierung zugänglich sind und in welcher Reihenfolge diese aktiviert werden. „Der Knorpel, den wir in der Kulturschale herstellen können, entspricht einem wichtigen Zwischenprodukt für die Bildung von mineralisiertem Knochengewebe. Wir konnten bei Mäusen zeigen, dass die Transplantation der vitalen menschlichen Knorpelscheiben zu einer vollständigen Heilung von großen Knochendefekten führt“, sagt Dr. Sven Geissler vom BIH Center für Regenerative Therapien und einer der Senior-Autoren der Studie. „Im Tier bilden die transplantierten menschlichen Zellen in den Knorpelscheiben auch das initiale Knochengewebe, das am Ende der vollständigen Heilung durch körpereigene Zellen der Maus ersetzt wird.“ Neuer epigenetischer Mechanismus reguliert die Knochenheilung In Ihrer Arbeit beschreiben die Forschenden einen neuen epigenetischen Mechanismus, der für das regenerative Potenzial der Stromazellen verantwortlich ist und die Knochenheilung reguliert. Hierbei handelt es sich um ein komplexes Netzwerk an Enhancern – Verstärker der Genexpression – in der DNA der Zellen. Dieses Enhancer-Netzwerk ist in diesen Zellen in besonderer Weise zugänglich und aktiv und bestimmt damit den Verlauf und den Erfolg einer Geweberegeneration. Die Forschenden nennen dieses Netzwerk „Enhancer-Landschaft“. „Unsere Studie leistet einen wesentlichen Beitrag zur Auswahl von geeigneten Zellen für eine effektive Behandlung schwer heilender Knochenbrüche. Das hier erzielte Wissen um derartige gewebespezifische Enhancer-Signaturen kann auch dazu beitragen, andere zellbasierte Therapien zu verbessern“, sagt Prof. Dirk Strunk vom Institut für Experimentelle und Klinische Zelltherapie der Paracelsus Medical University (PMU) Salzburg und ebenfalls Senior-Autor der Studie. Der Weg zur Klinischen Studie Damit aus dem neuen Ansatz eine zuverlässige Therapieoption für große Knochendefekte in der Orthopädie und Unfallchirurgie wird, sind noch weitere Entwicklungsschritte notwendig. So will das Forschungsteam um Geißler und Strunk nun prüfen, wie sich die Knorpelscheiben aus den Stromazellen automatisiert herstellen lassen und ob für die Therapie auch körperfremde Zellen von Spenderinnen und Spendern geeignet sind. Ansonsten müssten Patientinnen und Patienten nach der Entnahme eigener Zellen bis zur Produktion und dem Implantat der Knorpelscheiben bis zu fünf Wochen warten. Die bisherigen Untersuchungen geben hier aber Anlass zur Zuversicht.
Mehr erfahren zu: "Helfen ergonomische Maßnahmen gegen arbeitsplatzbedingte Schmerzen?" Helfen ergonomische Maßnahmen gegen arbeitsplatzbedingte Schmerzen? Ein aktualisierter Cochrane-Review ergab bei Personen mit arbeitsbedingten Beschwerden in Nacken, Schultern oder Armen keinen klaren kurzfristigen Nutzen für ergonomische Maßnahmen. Die Evidenz ist jedoch nur von geringer bis moderater […]
Mehr erfahren zu: "Machtmissbrauch im Krankenhaus: Leitbild als Ausgangspunkt für Kulturwandel" Machtmissbrauch im Krankenhaus: Leitbild als Ausgangspunkt für Kulturwandel Acht Verbände setzen ein Zeichen gegen Machtmissbrauch im Krankenhaus: Ein gemeinsames Leitbild für Respekt, Sicherheit und Gleichbehandlung soll Ausgangspunkt eines nachhaltigen Kulturwandel sein.
Mehr erfahren zu: "Ambulante OP-Zentren: „Auf die Politik vertraut – jetzt droht die Pleite“" Ambulante OP-Zentren: „Auf die Politik vertraut – jetzt droht die Pleite“ Mit Blick auf ambulante OP-Zentren warnt der SpiFa warnt vor einer Pleitewelle im nächsten Jahr. Eine Kopflose Sparpolitik drehe die dringend notwendige Reform zurück, so Dr. Helmut Weinhart, stellvertretender SpiFa-Vorstandsvorsitzender.