Verkapselte Stammzellen: Fortschritt in Gewebezüchtung

Einsatz der Stammzellen-Hydrogel-Technik beim Menschen noch Jahre entfernt

Forschern der Johns Hopkins University ist es gelungen, aus adulten Stammzellen von Ziegen ein knorpel-ähnliches Gewebe zu züchten. Dies ist ein wesentlicher Schritt in der Entwicklung einer minimal invasiven Methode, bei der eines Tages Verletzungen von Körperteilen wie Knie und Nasen geheilt werden können. Dabei soll eine mit Stammzellen gefüllte Nährflüssigkeit in das geschädigte Gewebe gespritzt werden und diese sich durch Bestrahlung mit Licht härten. Tests an Menschen sind aber trotz dem Optimismus der Forscher in die Stammzellen-Hydrogel-Technik noch Jahre entfernt.

„Photopolymerisierende Hydrogele sind sehr nützlich, da sie bei Lichteinfluss aushärten“, erklärte die Forscherin Jennifer Elisseff (Bild) vom Department of Biomedical Engineering. Es könnten auch Knorpelzellen für die Bildung zu Knorpel-artigem Gewebe in diese Hydrogele eingekapselt werden. Die Zellen gedeihen, da Hydrogele einen großen Wasseranteil besitzen. Das Wasser befördert Nährstoffe zu den Zellen und führt Abfallprodukte ab. Zudem gebe es im Gel genug Platz, damit sich neues Gewebe bilden kann.

Jüngste Untersuchungen haben bereits bestätigt, dass die Platzierung der Stammzellen in Hydrogele zur Produktion von Knorpeln und Osteoblasten (knochenbildende Zellen) möglich ist. Die Forscher entnahmen Stammzellen aus dem Knochenmark erwachsener Ziegen und umhüllten die Zellen mit einem bestimmten Wachstumsfaktor, der die Zelldifferenzierung fördert. Die gewonnenen Knorpelproben zeigten die richtige Genexpression und die Knorpel-spezifische extrazelluläre Matrix. Tests ergaben, dass die Vorläuferzellen der Knochen Kalzium produzierten. Dies gilt als erster Schritt in der Knochenbildung.

Elisseffs Team arbeitet nun an der Feinabstimmung der Technik. Dafür synthetisieren sie ein Hydrogel, das sich problemlos nach der Entwicklung von neuem Gewebe im Körper abbaut. Kommt die Stammzellen-Hydrogel-Methode tatsächlich zur Anwendung, bedeutet dies, dass künftig für die Wiederherstellung von elastischem Gewebe auf Metall- und Plastik-Ersatzteile verzichtet werden kann.