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Ein neuer Ansatz zur Knorpelregeneration

Gelenkknorpel in Synovialgelenken müssen belastungsfähig und verschleißarm sein. Damit neue Therapien für Krankheiten wie Osteoarthritis (OA) entwickelt werden können, müssen die Bedingungen geklärt werden, unter denen Gelenke 80 bis 90 Jahre lang gut funktionieren.
Ein neuer Ansatz zur Knorpelregeneration
OA als Ursache für den fortschreitenden Knorpelabbau in Gelenken geht mit Schmerzen und schweren Bewegungseinschränkungen einher. In der EU leiden viele Menschen an OA, und doch sind die Ursachen, die zum Verschleiß gesunden Gewebes und zum Knorpelabbau führen, noch kaum geklärt.

Schwerpunkt des EU-finanzierten Projekts CARTILAGE TGF-BETA (Functional role of endogenous latent TGF-beta activation in the intrinsic repair of mechanically loaded articular cartilage) waren daher die im Knorpel stattfindenden körpereigenen Reparaturmechanismen. Dem lag zunächst die These zugrunde, dass bei normaler physiologischer mechanischer Belastung latentes, in der extrazellulären Knorpelmatrix freigesetztes TGF-beta durch Chondrozytenproteasen aktiviert wird. Die Aktivierung von TGF-beta kann jedoch den Abbauprozess bei übermäßiger mechanischer Belastung nicht verhindern, sodass die Gewebedegeneration fortschreitet. Langfristig sollte daher geklärt werden, ob latentes TGF-beta sich für molekulare Inhibitoren und Tissue-Engineering eignet, um den Abbauprozess aufzuhalten bzw. geschädigtes Gelenkknorpelgewebe zu ersetzen.

Hierfür entwickelten die Forscher ein experimentelles In-vitro-System und demonstrierten erstmals, dass endogenes TGF-beta eine wichtige funktionelle Rolle beim Schutz des Gelenkknorpels vor mechanischen Belastungsschäden spielt. Die Aktivierung von endogenem TGF-beta förderte die Zugfestigkeit der Kollagenmatrix und die Lebensfähigkeit der Chondrozyten bei mechanischer Belastung.

Als regenerative Strategie entwickelte man ein neues biomimetisches Knorpelgewebe, bei der latentes TGF-beta an ein zellgekapseltes Hydrogelgerüst konjugiert wird. Damit wird die native Umgebung des Gelenkknorpels imitiert und eine gleichmäßige Aktivität des Wachstumsfaktors gewährleistet, die sich für die Gewebezüchtung nutzen lässt.

In einem weiteren Projektabschnitt charakterisierte man die Aufbereitung und Verteilung von Komponenten der extrazellulären Matrix im Knorpelgewebe. Dann wurden mit hyperspektraler Raman-Bildgebung Qualität und Integrität des neu gezüchteten Knorpels ermittelt.

Angesichts der hohen Behandlungskosten für OA in Europa sind die Ergebnisse von CARTILAGE TGF-BETA zur mechanischen Belastung für einen neuartigen regenerativen Ansatz relevant, um künstliches Knorpelgewebe herzustellen.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Life Sciences

Schlüsselwörter

Gelenkknorpel, Osteoarthritis, CARTILAGE TGF-BETA, TGB-beta, Tissue Engineering
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