Mesenchymale Stammzellen


Die regenerative Medizin erhebt den Anspruch, beschädigtes Gewebe und beschädigte Organe zu reparieren und die Funktionalität wiederherzustellen, indem sie die körpereigene regenerative Kapazität stimuliert. Das interdisziplinäre Feld umfasst mehrere Techniken und Spezialitäten wie Tissue Engineering, Medizin und Molekularbiologie, um Zellen, Gewebe oder Organe zu ersetzen, zu konstruieren oder zu regenerieren, mit dem Ziel der Wiederherstellung oder der Etablierung der Normalfunktion. Diese Behandlung ist im Knee and Hip Institute Munich aktuell nicht möglich. Lesen Sie unten mehr zu den Regularien.
In dieser Hinsicht wurden verschiedene Zelltypen auf ihre Eignung in der regenerativen Medizin untersucht, einschließlich erwachsener mesenchymaler Stammzellen (MSCs). Die beobachtete Multipotenz von MSCs, nämlich ihre Fähigkeit, sich in Zellen mesenchymalen Ursprungs wie Osteoblasten, Adipozyten, Myozyten und Chondrozyten zu differenzieren, hat Interesse geweckt, ihr Potenzial für zukünftige Stammzellentherapien zu untersuchen. Im Gegensatz zu embryonalen Stammzellen sind die immunkompatiblen Stammzellen aus differenzierten Geweben nicht ethischen Herausforderungen ausgesetzt. Aufgrund ihrer breiten Verfügbarkeit stellen mesenchymale Stammzellen eine interessante Zellquelle für die regenerative Medizin dar und wurden bisher üblicherweise aus dem Knochenmark isoliert. Allerdings sind Knochenmark-abgeleitete mesenchymale pluripotente Zellen für die klinische Anwendung aufgrund des erforderlichen hochinvasiven Verfahrens zur Gewinnung suboptimal. Erschwerend kommt hinzu, dass gezeigt wurde, dass mit zunehmender Alterung das Proliferations- und Differenzierungspotential nachlässt.
Da adulte mesenchymale teilungsfähige Zellen (Stammzellen) die vielversprechendsten Zelltypen für zellbasierte Therapien sind und diese Zellen in und um die Blutgefäße sitzen, wurde Fettgewebe ein weiteres Ausgangsgewebe für eine ergiebige und relativ leicht zugängliche Quelle für die Gewinnung regenerativer Zellen.



Möglichkeiten der Stammzellentherapie


Wir vom KHIM verfügen seit 2013 über eine vergleichsweise große Expertise in der klinischen Anwendung von mesenchymale Zellen in der Orthopädie und möchten hier einen kurzen Überblick über die möglichen therapeutischen Anwendungen von ADSCs hinsichtlich ihres Differenzierungspotentials in die Tri-Keim-Linien liefern. Es gibt aber auch regulatorische Aspekte, die hier mitangesprochen werden sollen.

Die vorteilhaften Wirkungen von Stammzellen und damit das Paradigma der Geweberegeneration sind dabei aber nicht nur auf die zelluläre Wiederherstellung beschränkt, sondern haben auch eine transiente parakrine Wirkung auf die Zellen. Im Jahr 2010 haben Roh et al. berichtet, dass von Menschen abgeleitete MSCs, die auf Polymergerüsten ausgesät wurden, innerhalb weniger Tage nach der Implantation in einem immunschwachen-Mausempfänger nicht mehr nachweisbar waren. Stattdessen wurden die Gerüste zunächst durch Monozyten und anschließend durch glatte Muskel- und Endothelzellen besiedelt und wiederbelebt. Sie waren die ersten, die vermuteten, dass die vorgesäten und implantierten MSCs signifikante Mengen an Monozyten-attraktierendes-Protein-1 ausgeschieden und damit eine frühzeitige Monozytenrekrutierung im Empfänger erhöht haben. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Geweberegeneration eher über oder zusammen mit einem entzündlichen Prozess statt über die Zellwiederherstellung alleine erfolgt.

Stammzellen, in diesem Fall ADSCs, haben sich aufgrund ihrer Fähigkeit, sich in eine Vielzahl von verschiedenen Zelllinien zu differenzieren, als ein Schlüsselelement der regenerativen Medizin etabliert. Darüber hinaus sind sie durch ihre Kapazitäten der parakrinen Sekretion einer breiten Auswahl an Zytokinen, Chemokinen und Wachstumsfaktoren für die klinische Anwendung ausgesprochen attraktiv. Besonders die anti-apoptotischen, entzündungshemmenden, proangiogenen, immunmodulatorischen und anti-scarring (also gegen die Vernarbung wirkenden) Effekte der ADSCs machen diese Zellen für die regenerative Medizin sehr interessant.

Stammzellentherapie zur Knochen- und Knorpelregeneration


Bisher sind etwa 130 aktive klinische Studien zur Untersuchung des Potenzials von ADSCs auf der Webseite der National Institutes of Health (USA) aufgeführt. Diese klinischen Studien umfassen eine breite Palette von Anwendungen, wie Weichgewebe-Regeneration, Skelett-Gewebe-Reparatur, ästhetische Anwendungen, Wundheilung, ischämische Verletzungen, Myokardinfarkt und Immunschwäche (einschließlich Lupus, Arthritis, Morbus Crohn, Multiple Sklerose, Diabetes mellitus und Graft-versus-Host-Krankheit). Wir möchten hier im Besonderen auf zwei Anwendungsgebiete fokussieren: der Knochen- und der Knorpelregeneration.

Knochenregeneration mithilfe von Stammzellen


Zahlreiche Studien haben die regenerative Wirkung von transplantierten ADSCs von Nagetieren, Kaninchen und Menschen auf die Knochenregeneration in einer Vielzahl von Defektsystemen untersucht. Zum Beispiel führt eine schmerzhafte Erkrankung, die die Hüfte durch die avaskuläre Nekrose des Oberschenkelkopfes beeinflusst, oft in ihrer Endstufe zu Osteoarthritis und der Notwendigkeit eines totalen Hüftgelenksersatzes. In kleinen Tierstudien wurden autologe ADSCs direkt in den Femurkopf injiziert. Zwei Monate nach der Operation erhöhten die ADSCs die Osteogenese und die Mikrostruktur des Gefäßentzug-induzierten osteonekrotischen Gewebes. Diese positiven Effekte von ADSCs wurden auch in einer Fallstudie berichtet, in der eine Kombination von autologen ADSCs und Zellen aus dem Beckenkamm verwendet wurde, um eine schwere Kopfverletzung zu rekonstruieren. Während eine chronische Infektion nach rekonstruktiver Chirurgie zu einem instabilen Schädel mit offensichtlichen Knochendefekten führte, konnte bereits drei Monate nach der Injektion mit Stammzellen eine neue Knochenbildung und nahezu vollständige kalvariale Kontinuität beobachtet werden.

Wir sehen die Verwendung von ADSCs vor allem in der Therapie von Femurkopfnekrosen: Bei diesen avaskulären Nekrosen des Oberschenkelkopfes werden die Zellen bei intaktem Knorpel über von außen eingebrachte kleine Bohrlöcher bis in den Femurkopf eingebracht, um dort ihre Wirkung zu entfalten. Auch bei Brüchen mit schlechter Knochenheilung ist die Verwendung von ADSC eine gute Möglichkeit.

Knorpelregeneration mithilfe von Stammzellen


Im Lichte der alternden Bevölkerung wird das Skelettgewebe mehr und mehr betroffen. Infolgedessen stellen heute muskuloskeletale Störungen eine Hauptursache für Behinderung und Morbidität weltweit dar und führen zu enormen Kosten für Gesundheits- und Sozialpflegesysteme. Chronische und entzündliche Erkrankungen der Gelenke und der Wirbelsäule, einschließlich Arthrose und Bandscheibendegeneration, sind Hauptursachen für die Einschränkung im täglichen Alltag bei älteren Menschen. In zellbasierten Therapien für die Knorpelreparatur spielen transplantierte ADSCs durch die Interaktion mit lokalen Chondrozyten bei Knorpeldefekten eine entscheidende Rolle. Allerdings ist der beteiligte Mechanismus zum parakrinen Einfluss von ADSCs auf Chondrozyten noch unklar. Studien zeigen, dass die Implantation von gemischten Stammzellen (ADSCs) und Chondrozyten bei Knorpeldefekten wünschenswerte in vivo Heilungsergebnisse induziert. Die BMP-Familienmitglieder BMP-2, BMP-4 und BMP-5 sind herunterreguliert, und VEGFB, HIF-1α, FGF-2 und PDGF werden nach der Co-Kultur signifikant verringert. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Interaktion zwischen Stammzellen und Chondrozyten möglicherweise Potential für die Knorpelreparatur und Regeneration haben und für die Knorpelgewebetechnik vorteilhaft sein könnte.

In Europa werden therapeutische Produkte für die klinische Anwendung, die auf Gentherapie, somatischer Zelltherapie oder Tissue Engineering basieren, als Arzneimittel für neuartige Therapien (ATMP) definiert. Die Verordnung (EG) Nr. 1394/2007 des europäischen Parlaments und des Rates für ATMP und damit zell- und gewebebasierte Therapien trat im Dezember 2008 in Kraft. Sie umfasst spezifische Leitlinien für gute Herstellungspraxis (GMP) und gute klinische Praxis (GCP). Darüber hinaus wurden spezifische Regeln für die Etikettierung, Verpackung und Rückverfolgbarkeit sowie die Weiterverfolgung von Wirksamkeit, Nebenwirkungen und Risikomanagement für die europäische Arzneimittelagentur (EMA) und die nationalen Behörden festgelegt.

Bisher noch keine Therapie mit Stammzellen im Knee and Hip Institute Munich möglich


In Deutschland ist die Anwendung von enzymatisch gewonnenen und damit mehr als minimal manipulierten mesenchymalen Zellen (Stammzellen) derzeit nicht möglich.

Bis dahin können sich unsere Patienten durch Prof. Dr. med. Schöttle und PD Dr. med. univ. Keshmiri beraten lassen, ob sie für eine Stammzellenbehandlung (ADSC Therapie) geeignet wären und welchen Erfolg sie damit erreichen könnten. Sollte sich diese Therapie als sinnhaft erweisen, kann der Patient durch das Ärzteteam des KHIM unter exklusiven Bedingungen nach US-Standard auf den Bahamas in der Okyanos Klinik für regenerative Medizin behandelt werden.