Lebender Knorpel, der mit Stammzellen gezüchtet wird, könnte eine Hüftoperation verhindern

Eine Alternative zur Hüftoperation kann in Sicht sein. In dem Proceedings der Nationalen Akademie der WissenschaftenForscher enthüllen, wie es möglich ist, patienteneigene Stammzellen zu verwenden, um neuen Knorpel in Form eines Hüftgelenks wachsen zu lassen.
Forscher beschreiben, wie sie die eigenen Stammzellen eines Patienten nutzen können, um neuen Knorpel zu erzeugen, der ein 3-D-Gerüst bedeckt, das an die Form des Hüftgelenks angepasst ist.
Bildnachweis: Guilak Labor

Das Team - darunter Forscher der medizinischen Fakultät der Universität Washington in St. Louis, MO - sagt, dass es möglich ist, den neu gewachsenen Knorpel so zu programmieren, dass er entzündungshemmende Moleküle freisetzt, die die Rückkehr von Arthritis verhindern könnten - die häufigste Ursache von Hüftschmerzen.

Nach Angaben des National Institute of Arthritis und Musculoskeletal and Skin Diseases (NIAMS) ist Osteoarthritis die Hauptursache für Schäden am Hüftgelenk, die eine Hüftoperation erfordern, was zu starken Schmerzen und Behinderungen führt.

Bei einer Hüftgelenksersatzoperation, die auch als Endoprothetik bezeichnet wird, wird der erkrankte Teil der Hüfte chirurgisch entfernt und durch neue prothetische Teile ersetzt. Jedes Jahr werden in den Vereinigten Staaten mehr als 332.000 Hüftersatzoperationen durchgeführt.

Während effektiv, Studien-Co-Autor Farshid Guilak, Ph.D., ein Professor für orthopädische Chirurgie an der Washington University, und Kollegen merken, dass Ärzte sind vorsichtig über Hüftoperation bei Patienten unter 50 Jahren.

Sie erklären, dass Hüftprothesen normalerweise weniger als 20 Jahre halten, daher ist es wahrscheinlich, dass jüngere Patienten eines Tages einen zweiten Hüftgelenkersatz benötigen. Das Ersetzen eines abgenutzten prothetischen Hüftgelenks ist komplex und kann das Infektionsrisiko des Patienten erhöhen und den umgebenden Knochen schädigen.

Daher besteht ein Bedarf für eine Alternative zur Hüftgelenksersatzoperation, und Guilak und Kollegen glauben, dass sie eine gefunden haben könnten.

Arthritis Rückkehr könnte mit Gentherapie-Methode verhindert werden

In ihrer Studie beschreiben die Forscher, wie aus den eigenen Stammzellen, die aus Fett unter der Haut gewonnen werden, neuer Knorpel gezüchtet werden kann.

Der neue Knorpel wird so gezüchtet, dass er ein dreidimensionales, synthetisches Gerüst bedeckt, das genau in die Form des Hüftgelenks eines Patienten geformt werden kann.

• Osteoarthritis ist die häufigste Form von Arthritis
• Zwischen 2008-2011 hatten rund 30,8 Millionen Menschen in den USA Arthrose
• Im Jahr 2011 entfielen rund 80 Prozent aller Hüftersatzoperationen in den USA auf Osteoarthritis.

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Dieses mit Knorpel überzogene Gerüst kann auf die Oberfläche des beschädigten Hüftgelenks des Patienten implantiert werden. Das Team erklärt, dass dies Schmerzen lindern könnte, die durch Arthritis verursacht werden, und bei manchen Patienten könnte es die Hüftoperation verzögern oder stoppen.

Das Gerüst wurde aus etwa 600 biologisch abbaubaren Faserbündeln hergestellt, die miteinander verwoben sind und ein robustes Gewebe bilden, das wie normaler Knorpel funktioniert.

"Als Beweis dafür sind die gewebten Implantate stark genug, um Belastungen bis zum 10-fachen des Körpergewichts eines Patienten standzuhalten. Das ist typisch für unsere Gelenke, wenn wir trainieren", sagt Co-Autor Franklin Moutos, Ph.D. Vizepräsident der Technologieentwicklung bei Cytex Therapeutics Inc.

Darüber hinaus erklären die Forscher, wie sie durch die Insertion eines Gens in den neu gewachsenen Knorpel die Freisetzung von entzündungshemmenden Molekülen auslösen können, die die Rückkehr der Arthritis stoppen könnten.

"Wenn es eine Entzündung gibt, können wir einem Patienten eine einfache Droge geben, die das von uns implantierte Gen aktiviert, um Entzündungen im Gelenk zu verringern", erklärt Guilak. "Wir können jederzeit aufhören, die Droge zu geben, was das Gen ausschaltet."

Er fügt hinzu, dass diese Gentherapiekomponente der Schlüssel ist; Erhöhte Spiegel entzündlicher Moleküle in einem Gelenk können den Schmerz erhöhen und den Knorpel schädigen. Die Möglichkeit, die Menge dieser Moleküle zu reduzieren, kann den neu gewachsenen Knorpel schützen und die langfristige Funktion fördern.

Die Forscher glauben, dass ihr neuartiges Implantat eines Tages eine dringend benötigte Alternative zur Hüftgelenksersatzoperation für die Millionen von Patienten mit Osteoarthritis sein könnte - von denen viele jüngere Patienten im Alter von 45 bis 65 Jahren sind.

"Wir stellen uns in Zukunft vor, dass diese Population jüngerer Patienten ideale Kandidaten für diese Art von biologischem Gelenkersatz sein könnte."

Study Co-Autor Bradley Estes, Ph.D., Cytex Therapeutics Inc.

Das Team sagt, dass die Implantate jetzt in Tiermodellen getestet werden, und wenn sie erfolgreich sind, könnten sie in den nächsten 3-5 Jahren Tests am Menschen erreichen.

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