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Medizin

Halswirbelsäule soll mit gezüchteten Bandscheiben stabilisiert werden

Freitag, 23. November 2018

/ap_i, stockadobecom

Philadelphia – US-Forscher haben „biotechnologische“ Bandscheiben erfolgreich an Ratten und Ziegen getestet. Die mit mesenchymalen Stammzellen besiedelten Platzhalter reiften nach der Transplantation und erzielten laut einem Bericht in Science Translational Medicine (2018; 10: eaau0670) teilweise bessere Eigenschaften als die natürlichen Bandscheiben.

Die Bandscheiben verleihen der Wirbelsäule ihre Flexibilität und sind gleichzeitig ihre Stoßdämpfer. Im Alter kommt es häufig zu einer Degeneration und zu einem Kollaps, die wesentlich für die Rückenschmerzen verantwortlich sind, an denen etwa die Hälfte der älteren Erwachsenen leiden.

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Ein Ersatz wurde bisher nicht gefunden. Die Behandlung besteht heute in einer Fusion benachbarter Wirbel, was aber die Beweglichkeit einschränkt und häufig Vorbote für eine Schädigung benachbarter Bandscheiben ist.

Ein Team um Robert Mauck von der Universität von Pennsylvania in Philadelphia hat in 15-jähriger Forschungsarbeit eine „disc-like angle-ply structure“ oder DAPS entwickelt. Im ersten Schritt werden im Labor der äußere feste Faserring (Anulus fibrosus) und der gallertige Kern (Nucleus pulposus) getrennt hergestellt.

Der Annulus fibrosus besteht aus mehreren Schichten des biologisch abbaubaren Kunststoffs Polycaprolacton. Er ist in jeder Schicht faserartig angeordnet und die Richtung der Fasern ist zwischen den Schichten um 30 Grad versetzt. In diesen synthetischen Anulus fibrosus werden dann Zellen „gesät“, die die künstlichen Fasern später durch natürliche ersetzen sollen. Anfangs wurden zur Besiedlung noch aus Bandscheiben isolierte Zellen verwendet. Inzwischen arbeiten die Forscher mit mesenchymalen Stammzellen, die aus dem Knochenmark gewonnen werden (was die klinische Umsetzung erleichtert würde, da zur Gewinnung der Stammzellen keine gesunde Bandscheibe geopfert werden müsste).

Der Nucleus pulposus besteht aus Hyaluronsäure und Agarose. Er wird ebenfalls mit Zellen besiedelt. Beide Bestandteile der Bandscheibe werden vor der Implantation zugeschnitten und miteinander verbunden. In einer neueren Version werden die Ober- und Unterfläche der Bandscheibe zusätzlich mit Polycaprolacton verstärkt. Die Forscher bezeichnen sie als eDAPS (e steht für Endplatte).

In ersten Experimenten wurden die eDAPS in den Schwanz von Ratten implantiert, der bei den Tieren Teil der Wirbelsäule ist. Die Aufnahmen mit der Magnetresonanz­tomografie zeigten, dass die eDAPS sich im Verlauf der 20-wöchigen Beobachtungs­phase allmählich in die Schwanzwirbelsäule integrierte. Struktur, Aufbau und mechanische Funktion glichen sich den natürlichen Bandscheiben an.

In einem weiteren Experiment implantierten die Forscher eine eDAPS in die Halswirbelsäule von Ziegen. Die Bandscheiben der Ziegen haben laut Mauck eine ähnliche Größe wie beim Menschen und sie werden wegen der halbaufrechten Haltung in ähnlicher Weise belastet.

Spätere Magnetresonanztomografien zeigten laut Mauck, dass die Zusammensetzung der eDAPS nach 8 Wochen erhalten blieb. Ihre mechanischen Eigenschaften könnten sogar besser sein als die der natürlichen Bandscheiben.

An einen klinischen Einsatz ist derzeit allerdings noch nicht zu denken. Die Forscher wollen im nächsten Schritt die weitere Entwicklung der eDAPS bei den Ziegen beobachten. Gleichzeitig soll jedoch untersucht werden, wie eine eDAPS für den Menschen gestaltet werden kann. © rme/aerzteblatt.de

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