HNO-Klinik - Forschung
Tissue-Engineering
Die relativ neue Arbeitsgruppe "Tissue Engineering" der Universitätsklinik für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde (seit 2005) beschäftigt sich mit der Neubildung von Knorpel für die plastische und wiederherstellende Chirurgie des Fachgebietes HNO (z.B. des Ohrs). In den Labors des Bioparks wurde dazu ein Zellkultursystem etabliert, mit dem versucht wird, körpereigene Knorpelzellen dazu anzuregen, geschädigtes Knorpelgewebe wieder neu zu bilden.
Bisher werden Schäden oder Fehlbildungen von Ohr und Nase durch körpereigene (autologe) Gewebetransplantationen ersetzt. Dies bedeutet in der Regel eine erweiterte, oder gar zusätzliche Operation zur Entnahme von Knorpelgewebe an bisher gesunden Körperstellen. Künstliche oder biochemisch vorbehandelte Implantate weisen erhebliche Schwierigkeiten bei den Materialeigenschaften und vor allem bei der Verträglichkeit auf. Im Gegensatz zu den Gelenkprothesen in der Chirurgie und Orthopädie steht also in der plastisch-wiederherstellenden HNO Chirurgie kein zufrieden stellender synthetischer Ersatz zur Verfügung.
Das Tissue Engineering bietet hier einen vollkommen neuen Lösungsansatz. Durch verschiedene Strategien werden Zellen angeregt, funktionsfähiges Knorpelgewebe wieder neu aufzubauen. Aus einer kleinen Gewebebiopsie (z.B. der Nase) können die Knorpelzellen isoliert und außerhalb des Körpers vermehrt werden. Die Zellen werden nun auf ein drei-dimensionales Gerüst gesetzt, das durch seine Form den Zellen die Struktur des zu bildenden Gewebes vorgibt. Hier beginnen die Zellen innerhalb von wenigen Tagen mit der Produktion von knorpelspezifischen Stoffen und ersetzten das Gerüst mit neu gebildetem Gewebe. Ziel ist die zukünftige Implantation von funktionsfähigem Knorpelgewebe in den Patienten zur Rekonstruktion.
In unserem Labor wird als Gerüst ein Fibrin-Gel verwendet, das für den Einsatz im Knorpel Tissue Engineering optimiert wurde. Mit Hilfe von Knorpelzellen vom Kalb wurde ein Verfahren etabliert, in dem die Zellen drei-dimensional in einem Gel-Zylinder verteilt werden und nach einer bestimmten Zeit in vitro chemisch und histologisch ausgewertet und verglichen werden können. Durch intensive Vorarbeiten wurden verschiedene Analysemethoden etabliert und die Gewebebildung verbessert. Im Vergleich zu vorausgegangenen Versuchen mit Zellen aus jungen Kälbern stellt uns das Tissue Engineering mit Knorpelzellen vom Patienten jedoch vor deutlich größere Herausforderungen. Aus den sehr kleinen Gewebeprobe kann nur eine geringe Zellmenge isoliert werden, die zusätzlich deutlich langsamer knorpelspezifische Stoffe und damit Knorpelgewebe entwickelt. Deshalb wird in unserem Labor mit neuen Strategien versucht, die Zellvermehrung und Bildung von humanem Knorpelgewebe zu verbessern, z.B. mit Einsatz von Wachstumsfaktoren und Kulturmedienzusätzen.
Bisher werden Schäden oder Fehlbildungen von Ohr und Nase durch körpereigene (autologe) Gewebetransplantationen ersetzt. Dies bedeutet in der Regel eine erweiterte, oder gar zusätzliche Operation zur Entnahme von Knorpelgewebe an bisher gesunden Körperstellen. Künstliche oder biochemisch vorbehandelte Implantate weisen erhebliche Schwierigkeiten bei den Materialeigenschaften und vor allem bei der Verträglichkeit auf. Im Gegensatz zu den Gelenkprothesen in der Chirurgie und Orthopädie steht also in der plastisch-wiederherstellenden HNO Chirurgie kein zufrieden stellender synthetischer Ersatz zur Verfügung.
Das Tissue Engineering bietet hier einen vollkommen neuen Lösungsansatz. Durch verschiedene Strategien werden Zellen angeregt, funktionsfähiges Knorpelgewebe wieder neu aufzubauen. Aus einer kleinen Gewebebiopsie (z.B. der Nase) können die Knorpelzellen isoliert und außerhalb des Körpers vermehrt werden. Die Zellen werden nun auf ein drei-dimensionales Gerüst gesetzt, das durch seine Form den Zellen die Struktur des zu bildenden Gewebes vorgibt. Hier beginnen die Zellen innerhalb von wenigen Tagen mit der Produktion von knorpelspezifischen Stoffen und ersetzten das Gerüst mit neu gebildetem Gewebe. Ziel ist die zukünftige Implantation von funktionsfähigem Knorpelgewebe in den Patienten zur Rekonstruktion.
Abb. 1: Mit Hilfe des Tissue Engineering neu gebildeter Knorpel in der Form der äußeren Ohrmuschel, basierend auf der Verwendung von Kalbsknorpelzellen
In unserem Labor wird als Gerüst ein Fibrin-Gel verwendet, das für den Einsatz im Knorpel Tissue Engineering optimiert wurde. Mit Hilfe von Knorpelzellen vom Kalb wurde ein Verfahren etabliert, in dem die Zellen drei-dimensional in einem Gel-Zylinder verteilt werden und nach einer bestimmten Zeit in vitro chemisch und histologisch ausgewertet und verglichen werden können. Durch intensive Vorarbeiten wurden verschiedene Analysemethoden etabliert und die Gewebebildung verbessert. Im Vergleich zu vorausgegangenen Versuchen mit Zellen aus jungen Kälbern stellt uns das Tissue Engineering mit Knorpelzellen vom Patienten jedoch vor deutlich größere Herausforderungen. Aus den sehr kleinen Gewebeprobe kann nur eine geringe Zellmenge isoliert werden, die zusätzlich deutlich langsamer knorpelspezifische Stoffe und damit Knorpelgewebe entwickelt. Deshalb wird in unserem Labor mit neuen Strategien versucht, die Zellvermehrung und Bildung von humanem Knorpelgewebe zu verbessern, z.B. mit Einsatz von Wachstumsfaktoren und Kulturmedienzusätzen.
Abb. 2: Humane Knorpelzellen im Fibringel (blau); die von den Zellen neugebildeten Stoffe sind rot angefärbt
Doktorarbeiten
Zur Zeit laufen mehrere Doktorarbeiten zu verschiedensten Themen im Bereich des Tissue Engineerings unter Verwendung von humanen Knorpelzellen.
Dennoch besteht jederzeit die Möglichkeit, sich über Verfügbarkeit von Stellen oder Themen und die weiteren Rahmenbedingungen telefonisch zu erkundigen. Anfragen und Bewerbungen richten Sie bitte an:
Peter Jacob 944 9460 (Klinik)
Daniela Eyrich 943 1629 (Biopark)
Mehr Info:
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Letzte Aktualisierung: 21.10.2008 | Online-Redaktion
Letzte Aktualisierung: 21.10.2008 | Online-Redaktion
