Tissue Engineering – der nächste Schritt

20. Februar 2007
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Nach Unfällen oder Erkrankungen ist oft der Ersatz von Gewebe nötig. Große Hoffnung wird dabei auf das Tissue Engineering gesetzt. Ein Projekt der Uniklinik in Lübeck erprobt die Behandlung diabetischer Füße mit eigenen Zellen der Patienten, deren Produkte die Bildung neuer Blutgefäße ermöglichen. Bisherige Studien bestätigen den Erfolg.

Wir altern Tag für Tag. Zelle für Zelle stirbt. Bereits 1906 hat der Anatom Santiago Ramon y Cajal für die Erkenntnis den Nobelpreis erhalten. Ein Aufhalten des Zellensterbens – immerhin ein uralter Traum der Menschheit – scheint unmöglich. Dann allerdings erschien ein kleines Trüppchen Wissenschaftler auf dem Plan und behauptete: Geht nicht, gibt’s nicht. Die Gentechniker und Molekularbiologen waren sich sicher, dass es Methoden gibt, den scheinbar unaufhaltsamen Verfall zu entschleunigen. Die Methode der Wahl sahen die Forscher darin, Gewebe oder gar ganze Organe nachzuzüchten. So wie es erneuerbare Energien gibt, so sollten sich auch menschliche Teile erneuern lassen. Im Hinterkopf stand dabei immer die Vision: Kaputte Organe sollen künftig nicht mehr länger zum körperlichen Systemabsturz führen, sondern Back-up-Organe, neue Blutgefäße, Knochen- und Hautersatz bringen das System, den menschlichen Körper, wieder zum Laufen. Sie sollten überall dort Einsatz finden, wo Pillen und Mittel nicht mehr weiterhelfen können. Soweit die Vision, aber wie sieht es nun in der Realität aus?

Die Lizenz für den Knorpel

Der beschrittene Weg ist nicht unerfolgreich. Jedoch braucht es länger als gedacht, zudem auch die Methoden – wie alle medizinischen Therapien – den ordnungsgemäßen Weg durch die Zulassungsbehörden gehen müssen. So züchten die Tissue Ingenieure aus autologen und allogenen Zellen sowie aus Stammzellen Gewebe, die zur effektiven Behandlung zahlreicher Krankheiten genutzt werden sollen. Knorpel- und Knochenersatz ist damit ebenso möglich wie der Einsatz gezüchteter Haut, zum Beispiel bei Verbrennungen und schlecht heilenden Wunden. Zahlreiche weitere Gewebe und Organteile sind in der “Pipeline” der Experten.

So ist für die Herstellung von Knorpelersatz durch das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart bereits zertifiziert. Als eine der wenigen nichtkommerziellen Einrichtungen bemühen sich die Wissenschaftler um die Herstellung von Chondrozyten aus körpereigenem Material. Nach den Regeln des “Good Manufactering Practice” (GMP) – also dem obersten Laborstandard – werden hier Zellen zur weiteren Verwendung reproduziert. “Nach einer erfolgreichen Züchtung muss das Gewebe seine spezifische Aufgabe erfüllen”, berichtet Dr. Ulrike Vettel aus dem Forschungslabor. “Bei Knorpelzellen etwa weisen wir nach, ob die Zellen das gewünschte Kollagen vom Typ II produzieren. Wenn nicht, wird das Gewebe für eine Anwendung am Patienten nicht freigegeben.” Dies ist aber nur der erste Schritt: In Zukunft hoffen die Forscher auf die Herstellung von weiteren Zellen und Gewebe wie beispielsweise Haut-, Knochen-, Blut- oder Nervenzellen.

Der diabetische Fuß im Fokus

Lübecker Kollegen haben sich einem anderen Bereich verschrieben: Dem menschlichen Fuß. Und zwar nicht irgendeinem, sondern dem des Diabetikers. Dies geschieht nicht ohne Grund: Bei 10 bis 15 Prozent der Diabetiker tritt zu irgendeinem Zeitpunkt ihres Lebens der Ernstfall in Form des so genannten diabetischen Fußsyndroms (DFS) auf. Das DFS gehört zu den schwerwiegenden Komplikationen des Diabetes und führt in seinem Verlauf in der Bundesrepublik in bis zu 30000 Fällen pro Jahr zu Amputationen. Grund für die schlechte Heilung der chronischen Wunden der unteren Extremitäten ist die mangelnde Durchblutung des geschädigten Gewebes, wobei neben der Makroangiopathie vor allem die Mikroangiopathie, die Erkrankung der Arteriolen und Kapillaren für die Erkrankung des Gewebes verantwortlich sind. Dies verursacht in Folge nicht nur menschliches Leid sondern belastet auch die Volkswirtschaft: Mit jährlichen Kosten in Höhe von rund 650 Millionen Euro ist das DFS keine billige Erkrankung. Zudem sind nach dem Urteil der Weltgesundheitsorganisation (WHO) die Hälfte solcher Eingriffe vermeidbar, wenn endlich bessere therapeutische Möglichkeiten zur Verfügung stünden und eine hinreichende Wundversorgung erfolgen würde.

Lösung aus dem Biotech-Labor?

Das Universitätsklinikum Schleswig-Holstein hat gemeinsam mit dem Kompetenzzentrum Tissue Engineering der Universität zu Lübeck (KTE) nun ein innovatives Therapiekonzept für das Diabetische Fußsyndrom entwickelt, dessen Weiterentwicklung durch das Land Schleswig-Holstein gefördert wird. Das Land stellt für die kommenden drei Jahre eine Fördersumme in Höhe von 825.000 EUR für das Team um Professor Hans-Günther Machens vom KTE bereit. Körpereigene Zellen werden dazu mit Wachstumsfaktoren angereichert. Das soll die Angiogenese wieder anregen. Im normalen adulten Organismus kommt die physiologische Angiogenese nur äußerst selten vor, nämlich normalerweise bei der Wundheilung sowie in den weiblichen Reproduktionsorganen. Beim diabetischen Fuß allerdings funktioniert die Angiogenese nicht normal. Die Wundheilung bleibt daher aus. Das Therapiekonzept der Lübecker will nun gezielt patienteneigene Zellen so verändern, dass diese die Vorgänge der Angiogenese der Wundheilung wieder in Kraft setzen, neue Blutgefäße ausbilden und damit zur Heilung führen.

Erst am Anfang der Entwicklung

In den kommenden drei Jahren werden sich die Forscher aus dem hohen Norden erst einmal auf die Etablierung eines standardisierten Verfahrens nach GMP-Richtlinien konzentrieren, um den Anforderungen der regulatorischen Institutionen für die Zulassung zu entsprechen. Hierfür werden auch die wichtigen Untersuchungen zum Nebenwirkungsprofil und zur Effizienz im Rahmen des Projekts durchgeführt. Der wissenschaftliche Leiter des Forschungs- und Entwicklungsprojekts, Professor Machens ist optimistisch: “Ein Erfolg des Projektes, von dem wir auf Basis der bisherigen Studien ausgehen, wird die Wundheilung optimieren und damit betroffenen Patienten eine neue Behandlungsperspektive aufzeigen.” Zudem verknüpft sich mit der neuen Technik die Hoffnung, zukünftig die exorbitant hohen Kosten dieser Erkrankung senken zu können.

Dies ist einer der wichtigsten Gründe, warum auch das Land so großzügig fördert. Darüber hinaus soll der Zweig Regenerative Medizin an der Universität ausgebaut zu werden, um weitere Innovationen zu ermöglichen. So werden schon Überlegungen angestellt, ob nicht auch dem ischämisch geschädigten Gewebes des Herzen oder Problemwunden durch solche Techniken optimaler geholfen werden kann. Jedenfalls soll der Nutzen direkt an die Patienten weiter gegeben werden, darin sind sich die Klinikdirektoren des UK-SH Campus Lübeck einig: Nach erfolgreicher Labortestung ist die neue Zelltherapie so schnell wie möglich für fußkranke Diabetiker zugänglich zu machen.

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