Wissenschaftler der amerikanischen Northwestern University haben ein Biomaterial entwickelt, das beschädigten Knorpel in den Kniegelenken von Schafen regenerieren kann. Es bietet Hoffnung für Menschen mit Gelenkschmerzen.
Beschädigter Knorpel in Gelenken kann zu ernsten Gesundheitsproblemen wie Schmerzen, Steifheit und eingeschränkter Beweglichkeit führen. Diese Probleme machen sich besonders in Gelenken wie den Knien bemerkbar, wo der Knorpel als Puffer dient, der die Knochen vor Reibung und Stößen schützt. Wenn dieser Knorpel durch Verletzungen oder Abnutzung beschädigt wird, kann er sich nicht selbst regenerieren, was schließlich zu Erkrankungen wie Arthrose führen kann.
Knorpelregeneration schwierig
Die Regeneration von beschädigtem Knorpel ist nicht einfach. Knorpel enthält nur wenige Blutgefäße und heilt daher sehr langsam. Herkömmliche Behandlungsmethoden wie Physiotherapie und Schmerzmittel verschaffen oft nur vorübergehend Linderung. Für schwere Fälle gibt es chirurgische Verfahren wie Gelenkersatzoperationen, die jedoch sehr belastend sind und eine lange Rehabilitationszeit mit sich bringen.
Biomaterial kann Knorpel regenerieren
Wissenschaftler der Northwestern University hoffen, nun eine Lösung bieten zu können. Sie haben ein bioaktives Material entwickelt, das den Knorpel regenerieren kann. Das Material enthält bioaktive Peptide, spezielle Moleküle, die sich an ein Protein namens TGFb-1 binden. Dieses Protein ist entscheidend für das Knorpelwachstum. Außerdem enthält das Material eine angepasste Version von Hyaluronsäure, einer natürlichen Substanz, die in Knorpel und Gelenkflüssigkeit vorkommt. Hyaluronsäure ist wegen ihrer feuchtigkeitsspeichernden Eigenschaften auch als beliebter Inhaltsstoff in Hautpflegeprodukten bekannt.
Die beiden Bestandteile bilden zusammen ein Material, das aus sehr kleinen Fasern besteht, die die Struktur des Knorpels im Körper nachahmen. Die Fasern bilden eine Art Gerüst, an dem sich die Zellen des Körpers fortsetzen können. Auf diese Weise wird das Wachstum von neuem Knorpel angeregt. „Unsere neue Therapie kann Gewebe reparieren, das sich nicht von selbst regeneriert. Wir glauben, dass unsere Behandlung dazu beitragen kann, einen ernsten, ungedeckten klinischen Bedarf zu decken“, sagt Samuel Stupp, Hauptautor der Studie.
An Schafen getestet
Das Material wurde in den Kniegelenken von Schafen mit Knorpeldefekten getestet, heißt es im Fachmagazin „PNAS“. Die Wissenschaftler wählten Schafe, weil sie wie Menschen Kniegelenke haben, die schlecht heilen. „Eine Studie an einem Schafsmodell sagt besser voraus, wie die Behandlung beim Menschen wirkt“, sagt Stupp. „Bei anderen, kleineren Tieren verläuft die Knorpelregeneration viel leichter.“ Den Tieren wurde das Material in die Knie gespritzt, woraufhin sich darauf neuer Knorpel bildete. Das Material selbst baut sich im Laufe der Zeit ab, und der Raum, den es hinterlässt, wird durch neues Knorpelgewebe aufgefüllt. Laut Stupp ist das neue Knorpelgewebe von höherer Qualität als das Gewebe der Kontrollgruppe.
Bessere Beweglichkeit als bisherige Lösungen
Stupp hofft, dass das Material zur Behandlung von Patienten während Operationen eingesetzt werden kann. Heute wird dies oft noch mit sogenannten Mikrofrakturen gemacht. Dabei machen Chirurgen kleine Brüche in den Knochen, die das Wachstum von neuem Knorpel anregen sollen. „Das Hauptproblem bei den Mikrofrakturen ist, dass sich dabei oft Faserknorpel - der gleiche Knorpel wie in unseren Ohren - bildet und nicht der hyaline Knorpel, den wir für funktionierende Gelenke brauchen“, sagt Stupp. „Durch die Regeneration des hyalinen Knorpels ist unser Ansatz wahrscheinlich widerstandsfähiger gegen Abnutzung und löst das Problem der mangelnden Beweglichkeit und der Gelenkschmerzen auf lange Sicht, während gleichzeitig die Notwendigkeit einer Gelenkrekonstruktion mit großen Implantaten vermieden wird.“
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