Gentechnik soll Knochenbrüche heilen

Über den Umweg „Stammzellen“ soll Gentechnik die BMP-Produktion anregen

Normalerweise wachsen gebrochene Knochen wieder zusammen. Die Behandlung eines gebrochenen Arms ist nur selten kompliziert. In der Regel reicht es aus, den kaputten Knochen wieder in die richtige Position zu bringen und anschließend für einige Wochen komplett ruhig zu stellen. Dies kann per Schiene oder Gips passieren. Ist der Bruch komplizierter, erfordert er einen operativen Eingriff. Der Bruch wird dann mit Schrauben und Platten zunächst fixiert und im Anschluss ebenfalls ruhiggestellt. Meist innerhalb von zwei Monaten wächst der Knochen wieder zusammen.

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Auf dem Röntgenbild sind Knochenbrüche meist gut erkennbar. Glatte Brüche werden zurück in die korrekte Position gebracht und anschließend fixiert. Sie heilen in der Regel gut. Anders sieht es aus bei Haarbrüchen und Trümmerbrüchen. Hier kann es zu Komplikationen und einer verlangsamten Heilung kommen.

 

Jedoch können besonders komplizierte Brüche oder ein schlechter Allgemeinzustand des Patienten die Heilung erschweren und deutlich verlangsamen. Gerade bei älteren Menschen oder chronisch kranken Patienten ist der Wiederaufbau von Knochen kaum noch möglich. Der Bruch heilt nicht mehr sauber. Angesichts einer beständig alternden Gesellschaft suchen Forscher nach Möglichkeiten, um die Heilung von Knochenbrüchen mit Hilfe der Regenerativen Medizin zu unterstützen.

 

Knochentransplantate sind risikoreich – Alternativen werden gesucht

Wenn Knochen nicht von selbst heilen können, greifen Mediziner auf Knochentransplantate zurück. Dabei wird dem Patienten an anderer Stelle ein Stück gesunder Knochen entnommen. Dieses Stück fungiert dann als Brückenstück zwischen den Bruchkanten. Doch diese Methode ist sehr risikoreich und stresst den ohnehin gestressten Organismus durch die zusätzliche Wunde doppelt. Bei komplexen Brüchen geraten die Ärzte auch schnell an die Grenzen des Machbaren.

Aktuell experimentieren Forscher mit sogenannten „Bone Morphogenic Proteins“ (BMPs). BMPs sind Proteine, die die Knochenbildung anregen. Doch diese Methode hat noch enorme Nebenwirkungen. So kann es zur unerwünschten Knochenbildung in den Weichteilen kommen oder Knochengewebe wird auch wieder resorbiert. Werden BMPs in großen Dosen verabreicht, so muss mit diesen Nebenwirkungen fast zwangsweise gerechnet werden.

Ein Wissenschaftsteam mit Forschern aus den USA und Israel möchte einen anderen Weg beschreiten. Sie setzen auf die Gentechnik. Anstelle die Bone Morphogenic Proteins direkt zu verabreichen, möchten sie jene Gene zur Behandlung nutzen, die die BMPs codieren.

 

Gentechnik modifiziert Knochenstammzellen

Um die betreffende Gene dahin zu dirigieren, wo sie benötigt werden, nutzen die Forscher die Sonoperation. Bei dieser relativ neuen Methode werden kleine, gasgefüllte Mikro-Blasen in einer Lipidhülle zum Schwingen gebracht. Dafür wird ein Ultraschallgerät eingesetzt. Die Schwingungen verursachen winzige Löcher in den umliegenden Zellen. Durch genau diese Löcher kann die DNA der Gentherapie in die Zellen eindringen, ohne dabei andere Zellen zu beeinträchtigen.

Damit die Therapie genau bei den richtigen Zellen ankommt, haben die Wissenschaftler die Gene auf eine bestimmte Art von Stammzellen programmiert – nämlich jene, die sich zu Knochengewebezellen ausdifferenzieren. Die Knochengewebezellen sind normalerweise für die Produktion von BMPs zuständig.

 

Erste Versuche mit der Kombination Stammzellen und Gentechnik machen Hoffnung

Die Methode testete das Team in einem Tierversuch mit gebrochenen Schweineknochen. Die Ergebnisse sind sehr vielversprechend. Bereits eine einmalige Anwendung der Therapie führte zum Heilungserfolg. Die Behandlung erfolgte dabei in zwei Schritten. Zunächst brachten die Forscher an der betreffenden Stelle ein Kollagengerüst ein. Es zieht die Stammzellen förmlich magisch an. Nach zwei Wochen injizierten die Mediziner im zweiten Schritt eine Mischung aus Mikro-Blasen und der vorbereiteten DNA in die Bruchstelle. Anschließend kam das Ultraschallgerät zum Einsatz, um die Blasen in Schwingung zu versetzen. Acht Wochen später waren die Brüche verheilt.

Nun muss sich das Verfahren und damit die Kombination von Stammzellen und Gentechnik zur Heilung von Knochenbrüchen in klinischen Studien mit menschlichen Probanden bewähren und seine Sicherheit unter Beweis stellen. Sollte es jedoch funktionieren, so profitieren davon insbesondere ältere Patienten sowie die Opfer von schweren Unfällen. Ihre Knochenbrüche könnten in Zukunft besser und vor allem komplikationsloser heilen.

 

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