Zellfreies Trägersubstrat zur Wiederherstellung von Organen

Wird bei Verletzungen an menschlichen Organen oder Geweben ein Spenderorgan oder ein künstliches Implantat eingesetzt, so kommt es oftmals zu Abstoßungsreaktionen. Die Regenerative Medizin beschäftigt sich daher mit einem Ersatz aus körpereigenen Zellen. Nun haben Forscher des Frauenhofer-Instituts in Stuttgart ein neues zellfreies Trägermaterial entwickelt, das erst nach dem Einsetzen von körpereigenen Zellen besiedelt wird.

Werden körpereigene Zelltransplantate zur Wiederherstellung funktionsgestörter Gewebe oder Organe verwendet, so benötigen sie ein Trägersubstrat. Diese Struktur ist notwendig, damit die siedelnden Zellen tatsächlich wachsen können. Forscher des Frauenhofer-Instituts für Grenzflächen und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart haben nun gemeinsam mit der Universitätsklinik Tübingen und der University of California, Los Angeles (UCLA) ein zellfreies Substrat entwickelt, das mit eingemischten Proteinen die benötigten Zellen erst nach dem Einsetzen im Körper anlocken soll, um so eine Regeneration der beschädigten Struktur zu erreichen.

Die Trägermaterialien, auch Scaffolds genannt, werden mit dem Verfahren des Elektrospinnens hergestellt. Synthetische und biologisch abbaubare Polymere werden elektrisch zu Fasern versponnen und dann zu einer dreidimensionalen Matrix vernetzt. „Durch das Elektrospinnen können wir ein zellfreies Trägersubstrat implantieren, das erst nach dem Einsetzen im Körper von Zellen besiedelt wird“, erklärt Dr. Svenja Hinderer, Wissenschaftlerin am IGB in einer Pressemeldung. „Spezielle Proteine haben die Fähigkeit, spezifische Zellen anzulocken, die dann auf dem Scaffold anwachsen. Je nach gewähltem Protein soll sich Herzgewebe bilden oder krankes Gewebe regeneriert werden.“ Die Polymere lösen sich nach etwa 48 Monaten auf, bis dahin haben die Zellen jedoch bereits ihre eigene Matrix gebildet.

Tests im Bioreaktor und Laborversuche waren bereits erfolgreich. Für das Protein Decorin beispielsweise konnte nachgewiesen werden, dass es die Zellen der Luftröhre bindet. Der Wachstumsfaktor SDF-1 bindet Progenitorzellen, die für den Aufbau von Herzklappen oder dem Herzmuskel benötigt werden. Die „hergestellten Implantate weisen die mechanischen und strukturellen Eigenschaften einer normalen Herzklappe auf. Wie das Original schließen und öffnen sie sich im Bioreaktor bei einem Blutdruck von 120 zu 80 mmHg“, so Hinderer.

Wie lange es dauern wird, bis die Trägersubstrate auf den Markt kommen, ist nicht vorhersehbar, meint die Wissenschaftlerin. Vorteilhaft ist, dass diese nur als Medizinprodukt und nicht als Arzneimittel zugelassen werden müssen, da die Zulassungsverfahren für Medizinprodukte weniger zeitintensiv sind.