Ersatz für zerstörtes Knorpelgewebe durch neues Verfahren

Wissenschaftler aus dem BBZ erhielten jetzt vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) rund 600 000 Euro über drei Jahre für die Entwicklung eines neuartigen Verfahrens zur Herstellung individuellen Knorpelgewebes. Während des gesamten Herstellungsvorgangs soll eine Qualitätskontrolle mittels NMR-Spektroskopie erfolgen.

Die Konzentration hochkarätiger Forscher am Biotechnologisch-Biomedizinischen Zentrum der Universität Leipzig erweist sich schon als nutzbringend: Prof. Augustinus Bader, Professur „Zelltechniken und angewandte Stammzellbiologien“ und Dr. Daniel Huster, Nachwuchsgruppenleiter „Strukturaufklärung membranassoziierter Proteine mittels Festkörper-NMR“, konnten jetzt beim Europäischen Fonds für regionale Entwicklung erfolgreich mehr als eine halbe Million Euro für ihr Projekt: „Entwicklung eines sterilen Bioreaktors zur individuellen Knorpelzüchtung mit NMR quality control/quality assurance (QC/QA)-Analyse“ einwerben.

Bei dem Projekt geht es um Knorpelgewebe, das sich in unseren Gelenken befindet und das durch Rheuma und andere degenerative Erkrankungen zerstört werden kann. Dieser Vorgang ist nicht umkehrbar und am Ende schlimmstenfalls mit der Implantation eines künstlichen Gelenkes verbunden. Heutzutage kann man in einigen Fällen mit Hilfe künstlichen Knorpelgewebes, das direkt auf den Knochen aufgebracht wird, diese Entwicklung verhindern. Doch ob das neue Gewebe dem natürlichen gleichkommt, ist unklar.

Die Wissenschaftler um Bader und Huster wollen jetzt eine Methode entwickeln, die es ermöglicht, künstlichen Knorpel herzustellen, der quasi maßgeschneidert für den Patienten ist. Dazu werden diesem zunächst Knorpelzellen entnommen, die dann in einem Bioreaktor kultiviert werden. Der Bioreaktor ist verbunden mit einem NMR-Spektrometer. Dennoch darf der sterile Kreislauf nicht durchbrochen werden. Deshalb müssen die Experten eigens einen Bioreaktor entwickeln, der das garantiert – eine Voraussetzung für die Re-Implantation.

Warum aber die Kernresonanzspektroskopie, die den Vorgang kompliziert? Das genau ist der Knackpunkt, der das neue Verfahren von all denen unterscheidet, die es bereits gibt. Bisher kann niemand sagen, ob das künstlich gezüchtete Gewebe in seinen Eigenschaften dem natürlichen wirklich entspricht. Mit Hilfe der Kernsresonanzspektroskopie (NMR), die kleinste Strukturen auflösen kann, ist es nun möglich, bestimmte Komponenten zu erfassen, die z.B. die Elastizität des Knorpels garantieren. Noch während der Gewebeherstellung ist also eine ständige Qualitätskontrolle sowie die Dokumentation des Aufbaus der Knorpelstruktur gewährleistet. Man rechnet sogar damit, genau den Zeitpunkt erfassen zu können, der am günstigsten für eine Re-Implantation des neu entstandenen Knorpelgewebes ist.

Den Teil Bioreaktor-Entwicklung und Knorpelzüchtung übernimmt die Gruppe Bader, die NMR-Kontrollen die Gruppe Huster. Kooperationspartner an der Medizinischen Fakultät der Universität Leipzig sind die Klinik und Poliklinik für Orthopädie unter der Leitung von Prof. Georg Freiherr von Salis-Soglio und das Institut für Medizinische Physik und Biophysik unter Leitung von Prof. Klaus Arnold sowie in der Industrie die Firmen Bruker BioSpin GmbH und Bionethos Alphacells GmbH.

Weitere Informationen: Dr. Daniel Huster, Tel: 0341 97-15706, E-Mail: husd@medizin.uni-leipzig.de