Forscher züchten Knorpel aus Stammzellen

Astrid Goldmayer

Forscher züchten frischen Knorpel aus Stammzellen

10.04.2012

US-amerikanischen Forschern vom Massachusetts General Hospital gelang jüngst die Züchtung von frischem Knorpel aus Stammzellen. Bisher mussten Knorpelzellen in einem langwierigen Verfahren zunächst aus einem gesunden Knorpel entnommen und dann im Labor vermehrt werden bis sie schließlich in das defekte Gelenk eingesetzt werden konnten. Die neue Methode ist jedoch bisher nur bei traumatischen Knorpelschäden anwendbar. Bei Arthrose mit beschädigtem Gelenkknochen funktioniert die Transplantation nicht.

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Vermehrung von Knorpelzellen im Labor bisher zu langwierig
Kürzlich erwischte es Nationaltorhüterin Nadine Angerer vom 1. FFC Frankfurt: wegen eines Knorpelschadens im Kniegelenk muss sie wochenlang pausieren. Besonders bei Sportarten wie Squash oder Fußball kommt es häufig zu Verdrehungen des Fußes oder Knies. Dabei können leicht Knorpelstücke aus dem Gelenk herausbrechen. „Knorpel ist ein sehr stoffwechselarmes Gewebe, das nur sehr schlecht heilt“, erläutert Ingo Tusk, Mannschaftsarzt des 1. FFC und Vizepräsident der Deutschen Gesellschaft für Sportmedizin, gegenüber „Welt Online“. Um derartige Verletzungen zu behandeln, kommen unterschiedliche Methoden in Frage, die jedoch eines gemeinsam haben: die Qualität von echten Gelenkknorpel konnte bislang nie erreicht werden.

Ein inzwischen etabliertes und häufig eingesetztes Verfahren ist die „Autologe Chondrozytentransplantation". Privatdozent Philipp Niemeyer, Mitglied der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie und Unfallchirurg am Universitätsklinikum Freiburg berichtet gegenüber „Welt Online“, dass es sich bei dieser Methode um das modernste Verfahren zur Behandlung von Knorpeldefekten handele. Die Vermehrung der Knorpelzellen im Labor könne jedoch mehrere Wochen dauern. Wissenschaftler forschen bereits seit langer Zeit an einem besseren Verfahren, dass die Knorpelzellentnahme vorab erübrigt.

Kartogenin verwandelt Stammzellen in Knorpelzellen
Peter Schultz vom Massachusetts General Hospital und sein Team berichten in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Science“ von der Entwicklung eines solchen Verfahrens. Bei der Untersuchung von 22.000 Stoffen entdeckten die Forscher das sogenannte „Kartogenin“, das die Umwandlung von Stammzellen in Knorpelzellen im Labor bewirken kann. „Moleküle, die die selektive Differenzierung von multipotenten mesenchymalen Stammzellen in Knorpelzellen fördern, können die Reparatur von beschädigten Knorpel stimulieren“, berichten die Forscher. „Diese Arbeit liefert neue Einblicke in die Steuerung der Bildung des Knorpelgewebes, die letztlich zu einer stammzellenbasierten Therapie bei Arthrose führen kann“, heißt im Fachmagazin. „Bei der Transplantation von körpereigenen Stammzellen wäre es denkbar, nur einmal zu operieren, da größere Mengen von Zellen direkt während des Eingriffs aus dem Beckenkamm-Knochenmark aufbereitet und dann sofort in das Gelenk eingesetzt werden könnten, ohne dass eine langwierige Anzüchtung notwendig ist", erhofft sich Niemeyer von der Arbeit seiner Kollegen.

Tusk erklärt, dass diese Entdeckung jedoch bisher noch nicht bei der häufigsten Gelenkerkrankung, der Arthrose, hilft: „Die Transplantation funktioniert nur bei traumatischen Knorpelschäden mit einem gesunden Gelenkknochen. Degenerativ veränderter Knochen ist schon zu sehr geschädigt, als dass die Knorpelzellen dort wieder wachsen könnten."

Laut dem Bundesverband für Medizintechnologie werden in der Bundesrepublik jährlich rund 400.000 künstliche Gelenke bei steigender Tendenz eingesetzt. Zwar ist ein künstliches Gelenk besser als ein krankes, jedoch ist der Gelenkknorpel so komplex aufgebaut, dass ein künstliches Gelenk nie die Qualität eines echten erreicht. Durch den hohen Wassergehalt ist der Gelenkknorpel nicht nur ideales Gleitmaterial sondern auch ein effektiver Stoßdämpfer, der beim Gehen etwa das Drei- bis Vierfache des Körpergewichts abfedert.

Obwohl viele Knorpelverletzungen beim Sport entstehen, können diese auch durch Bewegung verhindert werden. Dabei sollte auf die Sportart geachtet werden. Tusk empfiehlt Radfahren, Schwimmen und Nordig Walking. „Ein Gelenk möchte bewegt, aber nicht belastet werden." (ag)