Regeneration von Knorpel mithilfe von Stammzellen

Alleskönnerzellen führen Regie, sind keine Akteure

Obwohl Stammzellen nachweislich am Prozess der Knorpelregeneration beteiligt sind, konnten Forscher bislang nicht sagen, ob die Wunderzellen für die Regenerierung direkt verantwortlich sind oder diese lediglich initiieren. Österreichischen Forschern gelang es nun, dieses Rätsel zu lösen.

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Es muss nicht einmal der Hochleistungssport sein. Auch im Breitensport kommt es häufig zu Verletzungen. Besonders betroffen sind Fußballer. Hier führt der Meniskusriss die Verletzungsstatistiken an. Dabei wird der Knorpel im Kniegelenk geschädigt. Eine Therapie mit Stammzellen soll den lädierten Knorpel wieder heilen, indem die Selbstheilungskräfte des Körpers und damit die Knorpelregeneration angeregt wird. Erste Studien verliefen positiv, doch die Ergebnisse konnten die Wissenschaftler nicht bis ins letzte Detail erklären, weil nicht genau klar war, welche Rolle die Stammzellen übernehmen. Sind sie Akteur oder eher Regisseur? Das Rätsel ist nun gelüftet und wird all jenen Menschen helfen, die unter Arthrose, also Knorpel- und Gelenkverschleiß, leiden.

 

Knorpelregeneration dank Stammzellen funktioniert – jetzt wissen Wissenschaftler auch genau wie

Experten sind sich schon lange einig: Die Therapie mit Stammzellen hat großes Potential – insbesondere bei der Reparatur von geschädigtem Knorpelgewebe. Bislang wusste die Wissenschaft zwar, dass Stammzellen an der Regeneration beteiligt sind, aber ihre Rolle war nicht genau klar. Nun haben Forscher der Veterinärmedizinischen Universität Wien das Geheimnis gelüftet. Sie berichten im Fachjournal „JCI-Insight“, dass Stammzellen im Regenerationsprozess mehr Regie führen als selbst agieren.

Diese Erkenntnis ist wichtig für klinische Studien, die das Ziel haben, beschädigten Knorpel wiederaufzubauen. Entsprechende Untersuchungen gibt es bereits in der Human- aber auch in der Veterinärmedizin. Dabei injizieren Mediziner in kaputte Gelenke Stammzellen. Es gelang zwar Verbesserungen zu erzielen, jedoch war der beobachtete Erfolg nicht genau erklärbar, da bislang nicht bis ins letzte Detail geklärt werden konnte, wie der Regenerationsprozess ablief: Wer ist Akteur? Wer ist nur Statist? Und wer gibt die Regieanweisungen? – All das wussten die Mediziner nicht, denn es fehlte an einem geeigneten, lebensnahen Modell, in dem sich die Wirkung der Stammzellen nachverfolgen ließ.

 

Nachverfolgung der injizierten Stammzellen möglich

Bisher erfolgte nämlich eine Immunreaktion des Empfängers auf ein Trackingmolekül, das jedoch für die Nachverfolgung der injizierten Stammzellen unablässig war. Das Immunsystem attackierte das Trackingmolekül und eliminierte die markierten Zellen. Somit war eine genaue Beobachtung nicht möglich. Die Forscher konnten daher nur mit immundefizienten Tiermodellen arbeiten. Diese Tiere besitzen ein genetisch reduziertes Immunsystem, das keine Reaktion auf das Markerprotein zeigte. Diese Tiermodelle können jedoch nicht die tatsächliche Wirkweise der Stammzellen aufzeigen.

Das nun weiterentwickelte Tiermodell weist eine Toleranz gegenüber dem eingesetzten Markerprotein auf, sodass es zu einer normalen Immunreaktion kommt. Die mit dem Trackingmolekül belegten Stammzellen werden demnach nicht als fremd erkannt. Die Wissenschaftler können so die injizierten Stammzellen deutlich besser verfolgen und beobachten.

 

Stammzellen immer besser verstehen

Genutzt wird dafür bei den Spender- und Empfängertieren ein Zelloberflächenprotein, das als humanes Molekül künstlich eingeschleust wird. Die sogenannten plazentäre, alkalische Phosphatase (ALPP) wurde daraufhin von den Tieren in allen Körperzellen produziert. Jedoch unterscheidet sich das künstliche Protein von Spender und Empfänger durch eine Mutation. Trotz der Veränderung sind die Proteine fast identisch, sodass das Immunsystem die Proteinvarianten nicht entdecken kann. Die Mutation sorgt jedoch dafür, dass das normalerweise hitzestabile Eiweiß bei höherer Temperatur inaktiviert wird. Über dieses Merkmal lassen sich die Empfängerzellen von den Spenderzellen unterscheiden und damit nachverfolgen.

Dieses sogenannte transgene System ohne Verlust der Immunkompetenz könnte die Stammzellenforschung revolutionieren. Es hilft, die Stammzellen besser verstehen zu lernen, denn nun zeigt sich erstmals, wie die Stammzellen die körpereigenen Zellen als Animatoren anregen, die Regeneration von geschädigtem Bindegewebe zu starten.

 

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