Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Knorpel, maßgeschneidert aus körpereigenen Stammzellen

25.09.2006
Leipziger Interdisziplinäres Zentrum für Bioinformatik koordiniert vom BMBF gefördertes neues Projekt

An der Universität Leipzig startete im August ein neues Projekt der Stammzellforschung. Ziel des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 1,6 Millionen Euro unterstützten, drei Jahre laufenden Projektes ist die Entwicklung eines Bioreaktors, der die kostengünstige, automatisierte Produktion von Gelenkknorpelersatzgewebe aus Stammzellen des jeweiligen Patienten ermöglicht.

Kleiner als ein Euro sind die rosa Gel-Plättchen, die auf einer kaum handtellergroßen Scheibe für ihren Einsatz im Bioreaktor angeordnet werden. Und auch dieser Reaktor würde in jede Aktenmappe passen. "Unser Ziel ist es, dass solch ein Bioreaktor in jedem Krankenhaus zum Einsatz kommen kann", erläutert Ronny Schulz, der Entwicklungsingenieur des Gerätes vom Biotechnologisch-Biomedizinischen Zentrum (BBZ) der Universität Leipzig und beschreibt dessen Funktionsweise: "Im OP werden dem Patienten aus dem Beckenkamm Stammzellen entnommen, aufgereinigt und unter sterilen Bedingungen in dieses Gel eingebettet. Das fungiert dann als Gerüst für die zu Knorpelgewebe heranwachsenden Stammzellen." Diese ganz speziellen Körperzellen sind anfangs noch relativ flexibel in der Rolle, die sie im Organismus übernehmen könnten. So könnte aus ihnen zum Beispiel Knorpel-, Knochen- aber auch Fettgewebe entstehen. "Unter definierten Bedingungen jedoch, kann drei Wochen später funktionelles Knorpelgewebe dem Bioreaktor entnommen und dem Patienten an die geschädigten Gelenkareale verpflanzt werden."

Nun ist die Verpflanzung von körpereigenem Knorpelersatzgewebe keine medizinische Neuheit mehr. Schon seit Jahren transplantieren es Chirurgen von einer weniger beanspruchten Stelle des Gelenks auf eine mit Defekten. Auch die Vermehrung von Knorpelgewebe im Labor und dessen Verwendung als "Flicken" ist längst Praxis. Allerdings haben dabei bisher lediglich vorhandene Knorpelzellen neue Knorpelzellen produziert. "Diese Implantate haben jedoch - ganz abgesehen davon dass man für deren Erzeugung intaktes Gewebe angreifen muss - nur begrenzte Einheilungschancen", so Schulz . "Wesentlich größeres Potential erhoffen wir uns von der Knorpelregeneration aus körpereigenen Stammzellen."

Um diese komplexe Aufgabe zu lösen, kooperiert ein Konsortium von Stammzellbiologen, Biophysikern und Bioinformatikern mit der Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie der Universität Leipzig und der Industrie. "Hier kommen Leipziger Innovationen aus den Bereichen Laserphysik, Lipid- und Proteinanalyse sowie der akustischen Mikroskopie erstmals in der Stammzellbiologie zum Tragen", umreißt Prof. Markus Löffler das Verbundprojekt am Leipziger Interdisziplinären Zentrum für Bioinformatik, das er initiiert hat. Es trägt den Namen MS CartPro - die Abkürzung von Monitoring and Steering of Cartilage Production (Beobachtung und Steuerung der Produktion von Knorpel)

Bioreaktoren zur Knorpelproduktion wurden bereits am BBZ in der Gruppe von Prof. Augustinus Bader entwickelt und patentiert. Innerhalb des keimdicht verschlossenen Innenraumes dieser Reaktoren können durch ein externes Magnetfeld die Druckverhältnisse verändert werden, was einer Belastung des Knorpels im sich bewegenden Gelenk gleichkommt. Das Neuland auf das sich die Leipziger Forscher jetzt begeben, ist folglich weniger die Möglichkeit der Knorpelherstellung als die Automatisierung der Abläufe. Und die wiederum verlangt nach stetiger Kontrolle. Um diese zu garantieren "belauschen" die Forscher die Stammzellen beim Wachsen. Sie nutzen dazu ein ebenfalls in Leipzig entwickeltes akustisches Mikroskop, das Schallwellen statt Lichtwellen zur Bildgebung nutzt.

Doch nicht nur Menschen denen Knorpelgewebe implantiert werden soll, können vom Bioreaktor profitieren, hofft Schulz: "An dem aus den Stammzellen erzeugten Gewebe kann auch die ganz spezifische Reaktion desselben auf ein Medikament getestet werden, sozusagen stellvertretend für den Patienten und ohne Risiko."

Für Patienten, die schon jetzt an Knie- oder Hüftgelenksschmerzen leiden, lohnt jedoch das Warten auf den maßgeschneiderten Knorpel-"Flicken" aus eigenen Stammzellen kaum, denn noch wird Basisarbeit geleistet. "In den drei Jahren, in denen das neue Projekt läuft, wollen wir erreichen, dass unsere Bioreaktoren routinierte Abläufe beherrschen", erläutert Prof. Löffler den ungefähren Zeitplan. "Der nächste Schritt werden Großtierstudien mit Schafen sein, deren Kniegelenke den menschlichen sehr ähnlich sind. Das dürfte dann weitere drei Jahre in Anspruch nehmen. Und erst danach, also frühestens in sechs Jahren, beginnen die ersten Studien am menschlichen Patienten."

Weitere Informationen:
Dr. Jörg Galle
Telefon: 0341 97-16674
E-Mail: galle@izbi.uni-leipzig.de

Dr. Bärbel Adams | Universität Leipzig
Weitere Informationen:
http://www.izbi.uni-leipzig.de

Weitere Berichte zu: Bioreaktor Knorpel Knorpelgewebe Reaktor Stammzelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Eine Frage der Dynamik
19.02.2018 | Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP)

nachricht Forscherteam deckt die entscheidende Rolle des Enzyms PP5 bei Herzinsuffizienz auf
19.02.2018 | Westfälische Wilhelms-Universität Münster

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Im Focus: Demonstration of a single molecule piezoelectric effect

Breakthrough provides a new concept of the design of molecular motors, sensors and electricity generators at nanoscale

Researchers from the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS (IOCB Prague), Institute of Physics of the CAS (IP CAS) and Palacký University...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aachener Optiktage: Expertenwissen in zwei Konferenzen für die Glas- und Kunststoffoptikfertigung

19.02.2018 | Veranstaltungen

Konferenz "Die Mobilität von morgen gestalten"

19.02.2018 | Veranstaltungen

Von Bitcoins bis zur Genomchirurgie

19.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Die Zukunft wird gedruckt

19.02.2018 | Architektur Bauwesen

Fraunhofer HHI präsentiert neueste VR- und 5G-Technologien auf dem Mobile World Congress

19.02.2018 | Messenachrichten

Stabile Gashydrate lösen Hangrutschung aus

19.02.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics