Mesenchymale Stammzellen aus Nabelschnurgewebe als alternative Zellquelle zur Regeneration von Knorpeldefekten

Projektleiterin:                                Dr. Anne Bernhardt und Prof. Jörg Lützner

Projektlaufzeit:                               01.01. 2023 - 31.12.2023

Projektbeschreibung: Weltweit leiden Millionen Menschen unter Knorpelschäden, die durch Sportverletzungen und Unfälle, aber vor allem durch chronische Abnutzung hervorgerufen werden. Verletzter Knorpel heilt kaum von allein. Außerdem werden durch Entzündungsreaktionen im verletzten Knorpel Botenstoffe ausgeschüttet, die zu einem weiteren Knorpelabbau führen (Arthrose). Wird Arthrose nicht behandelt und schreitet fort, muss im weiteren Verlauf oft sogar ein künstliches Gelenk implantiert werden. Ein vielversprechender Ansatz bei der Therapie von Knorpelschäden ist die Implantation von körpereigenen Zellen.
Die Behandlung von Knorpeldefekten mit Stammzellen aus Knochenmark verzögert den Knorpelabbau, lindert Schmerzen und Entzündung. Dies liegt vor allem an den Botenstoffen, die von den Stammzellen ausgeschüttet werden. Ein Nachteil dieser vielversprechenden Methode ist, dass ein zusätzlicher Eingriff nötig ist, der mit Schmerzen, eventuellen Komplikationen und auch Kosten verbunden ist. Eine alternative Quelle für Stammzellen ist Nabelschnurgewebe. Stammzellen, die daraus isoliert werden, wachsen besonders schnell, weil sie Zellen von Neugeborenen sind. Sie rufen auch keinerlei Immunreaktion beim Empfänger hervor. Im vorliegenden Projekt wollen wir
herausfinden, ob diese Nabelschnurstammzellen sich genauso gut für die Regeneration von Knorpel eignen, wie die bisher verwendeten Stammzellen aus Knochenmark. Dazu werden von Patient:innen mit schwerer Arthrose, denen ein künstliches Kniegelenk implantiert werden soll, Knorpelzellen aus dem restlichen verbliebenen Knorpel isoliert (dieser wird bei der Gelenkimplantation ohnehin entfernt). Die Zellen werden im Labor vermehrt und zu kleinen, kugelförmigen Gebilden (Sphäroiden) fusioniert, die selbst Knorpelgewebe produzieren. Diese künstlich erzeugten Knorpelstückchen werden in Gegenwart von Botenstoffen, die von den Stammzellen aus Knochenmark und Nabelschnur produziert wurden, weiter kultiviert. Die Stammzellen werden in diesen Versuchen als einfache Zellschichten, aber auch eingebettet in Gele oder poröse
Schwämme untersucht, um herauszufinden, in welcher Form die Zellen später am besten verabreicht werden sollten. Wir wollen herausfinden, ob die Stammzellen aus Nabelschnur die Knorpelneubildung genauso gut unterstützen wie jene aus Knochenmark und wir wollen mögliche Applikationsformen im Labor testen. Wir hoffen, damit die wissenschaftliche Grundlage für eine klinische Anwendung der Nabelschnurstammzellen bei der Knorpelregeneration zu legen.