Neue Knochen aus der Retorte

Knochen bestehen zum größten Teil aus stabilen Bindegewebsfasern und Mineralsalzen. Im Körper werden die Bindegewebsfasern von speziellen Knochenzellen produziert, den Osteoblasten. Diese Zellen sorgen auch für die Einlagerung von Mineralsalzen in das Gewebe. Wissenschaftler der Universität Regensburg versuchen, die Knochenbildung durch Osteoblasten im Labor nachzuahmen.

Die Forscher um Professor Achim Göpferich entnehmen Zellen aus dem Knochenmark von Ratten und vermehren sie in einer speziellen Nährlösung. Unter diesen Zellen befinden sich auch Stammzellen, die zu Osteoblasten heranreifen können. Damit die Zellen dreidi-mensionale Gewebeverbände bilden, lassen Göpferich und seine Mitarbeiter sie in eine schwammartige Kunststoff-Matrix einwachsen. Im Labor stellten die Zellen allerdings bisher zu wenig Bindegewebe her. Außerdem wurden nicht genug Mineralsalze eingelagert. Die Forscher fügten deshalb der Nährlösung den Wachstumsfaktor TGF-ß1 (Transforming growth factor ß1) zu. TGF-ß1 kommt auch im natürlichen Knochen vor, wo es neben dem Wachstum an der Reparatur der Knochen beteiligt ist.

Mithilfe von TGF-ß1 lief die Knochenbildung tatsächlich wesentlich effektiver: Mehr und mehr Bindegewebsfasern wurden produziert und füllten nun auch tiefere Schichten der Kunststoff-Matrix aus. Der Kalziumgehalt im künstlichen Knochen – ein Indikator für die Einlagerung von Mineralsalzen – erhöhte sich um 70 Prozent. Mittlerweile wächst der Zucht-Knochen in 14 Tagen zu Gewebeverbänden heran, die etwa einen halben Millimeter hoch sind und einen Durchmesser von acht Millimetern haben. Nach etwa drei Wochen Wachstum verfestigt sich das zunächst weiche Gewebe. „Für einen Einsatz beim Menschen ist es aber wahrscheinlich sinnvoller, Knochengewebe zu verwenden, das noch nicht voll entwickelt ist”, erläutert Professor Michaela Schulz. „Das Gewebe wird dann besser in den Organismus integriert.” Schulz ist mit dem bisher Erreichten zufrieden: „Wir verstehen jetzt allmählich die Mechanismen, die den Aufbau von Knochengewebe durch Knochenmarkszellen im Labor steuern.”

Eigentlich regenerieren sich Knochen auch von alleine erstaunlich gut. Erst wenn Defekte eine bestimmte Größe überschreiten, reichen die Selbstheilungskräfte nicht mehr aus. Ursache können etwa sehr schwere Verletzungen sein, chronische Erkrankungen wie Osteoporose oder Operationen in Folge von Knochenkrebs. In diesen Fällen böten Knochen aus der Retorte eine hervorragende Alternative zu den herkömmlichen Behandlungsmethoden. Bisher überbrücken Ärzte große Knochendefekte entweder mit körperfremden Materialien wie Prothesen aus Metall oder sie verpflanzen Knochengewebe aus anderen Körperteilen. Eine Behandlung mit gezüchtetem Knochengewebe wäre für die Patienten weniger belastend. Sie müssten lediglich eine Punktion des Knochenmarks über sich ergehen lassen, bei der die benötigten Zellen gewonnen werden.

MEDICA.de; Quelle: Universität Regensburg