Heilung und Regeneration von Arthrose: EU-Projekt am Klinikum rechts der Isar entwickelt neue Methoden

Ziel der Wissenschaftler ist es, beschädigte Knorpel oder Knochen durch ein gesteuertes Zusammenwirken von Genvektoren, mesenchymalen Stammzellen, Polymeren und magnetischen Nanopartikeln zur Selbstheilung anzuregen.

Etwa jeder vierte Deutsche leidet an degenerativer Arthrose. Bei den über 65-Jährigen ist sogar jeder zweite betroffen. Bei den Patienten bauen sich die Gelenkknorpel je nach Belastung nach und nach ab, bis schließlich Knochen auf Knochen reiben. Bisher werden meist nur die Symptome der Gelenkverschleißerkrankung therapiert – bis hin zur Gelenkprothese. Das jetzt gestartete Projekt GAMBA (Gene Activated Matrices for Bone and Cartilage Regeneration in Arthritis) sucht nun neue Wege, die eine Regeneration ermöglichen sollen.

Projektkoordinatorin Dr. Martina Anton und Mitinitiator Dr. Christian Plank vom Institut für Experimentelle Onkologie und Therapieforschung (Direktor: Prof. Bernd Gänsbacher) am Klinikum rechts der Isar haben dafür ein internationales Spezialistenteam mit neun Arbeitsgruppen aus Deutschland, Frankreich, Irland, Italien, den Niederlanden und der Schweiz zusammengestellt. Alle beteiligten Gruppen bringen ihre jeweilige Expertise in das Gesamtprojekt ein. Das Team am Klinikum rechts der Isar hat beispielsweise besondere Erfahrung im Einsatz bioverträglicher magnetischer Nanopartikel und in der Entwicklung sogenannter Genvektoren, mit deren Hilfe erwünschte Gene in Zellen eingebracht werden können.

„GAMBA bringt in bisher einzigartiger Weise verschiedene Ansätze für die Therapie von Arthrose zusammen“, erklärt Dr. Martina Anton. Die neuen Strategien sollen in den nächsten drei Jahren experimentell entwickelt werden. Mithilfe sogenannter mesenchymaler Stammzellen (Vorstufen von Knochen-, Knorpel- und Fettzellen) sollen Knorpel und Knochen von Arthrosepatienten zur Selbstheilung angeregt werden. Durch Genvektoren sollen diese Stammzellen mit neuer genetischer Information ausgestattet werden, so dass sie vorübergehend therapeutisch wirksame Proteine bilden. Idealerweise gelingt dabei eine dreistufige Kombination, die sowohl Entzündungsprozesse stoppt als auch die Heilung von Knochen und Knorpel bewirkt. So soll Interleukin-10 Entzündungen entgegenwirken, BMP-2 (bone morphogenetic protein) zur Knochenbildung und TGF-ß (transforming growth factor) zur Knorpelbildung beitragen. Das Ablesen der genetischen Codes dieser Proteine soll von außen chemisch oder physikalisch gestartet und gesteuert werden.

Dr. Christian Plank erklärt, dass die lokale und zeitliche Steuerung ein Herzstück von GAMBA ist: „Durch das gezielte An- und Ausschalten und die Einbettung der Genvektoren und Stammzellen in ein synthetisches Hyalurongel oder Knochenersatzmaterial soll die Wirkung der Genvektoren ausschließlich auf das erkrankte Gewebe beschränkt werden.“ So erwärmen sich etwa die magnetischen Nanopartikel, wenn von außen ein Magnetfeld angelegt wird. Infolge der Erwärmung wird über einen sogenannten HSP70-Genschalter (Hitzeschockprotein) das Ablesen des Wachstumsfaktors BMP-2 aktiviert. Gleichzeitig schrumpft durch die Erhitzung das synthetische Hyalurongel, in welches die Stammzellen eingebettet werden, was schließlich zur Freisetzung des Genvektors für den Wachstumsfaktor TGF-ß führt.

Dr. Martina Anton dämmt zu hohe Erwartungen ein: „Es kann am Ende durchaus sein, dass nur ein oder zwei der drei angestrebten Heilungsprozesse angestoßen werden.“ Weisen die Ergebnisse aber wie erhofft auf eine Erfolg versprechende Methode hin, wollen die Wissenschaftler im nächsten Schritt untersuchen, wie Patienten davon profitieren können.

Besonders am Herzen liegt es den Forschern, Patienten und Öffentlichkeit von Anfang an in ihre Arbeit einzubinden: Dafür gehen sie ungewöhnliche Wege. So sollen zum Beispiel in verschiedenen Ländern repräsentativ ausgewählte Bürger zu Veranstaltungen eingeladen werden, in deren Rahmen ihnen die Wissenschaftler ihre Arbeit vorstellen und sie im Gegenzug den Wissenschaftlern ihre Wünsche, Erwartungen, aber auch Ängste darstellen können. Ziel ist es, auf diese Weise frühzeitig eine Debatte in der Öffentlichkeit zu ethischen, rechtlichen und gesellschaftlichen Gesichtspunkten des Forschungsprojektes anzustoßen.