Gewebe-Engineering in der Krebstherapie
Atemwegsstenosen sind symptomatisch für Lungenkrebs, beeinträchtigen deutlich die Lebensqualität und führen auch vorzeitig zum Tod. Um die Atemwege offen zu halten und die Atmung wiederherzustellen, werden meist endobronchiale Stents eingesetzt. Die größten Nachteile dieser Endobronchial-Stents sind allerdings die massive Schleimretention und ein möglicher Wiederverschluss durch Tumorwachstum. Um dieses Problem anzugehen, entwickelte das EU-finanzierte Projekt PULMOSTENT (Development & evaluation of a viable stent device for the treatment of bronchotracheal cancer) einen neuartigen Multilayer-Stent und arbeitete dabei mit Gewebe-Engineering. Um die Forschungsleistung zu optimieren, wurden zwei Modelle entwickelt. Ein computergestütztes Finite-Elemente-Modell unterstützte das Design und die Entwicklung eines Prototypen mit der erforderlichen mechanischen Leistung. Die Optimierung der einzelnen Komponenten ergab das Design mit der besten Leistung. Mit einem Finite-Elemente-Modell der Atemwege können Spannungen und Dehnungen im bronchialen Gewebe wie auch die endgültige Geometrie des getesteten Stents simuliert werden. Die Tests zeigten, dass eine Beschichtung mit Polyurethanvlies gleichzeitig den Nährstofftransport durch das Vlies ermöglicht und verhindert, dass Krebszellen wieder einwachsen. Intensiv wurde auch an der Optimierung des Medikamentenabgabesystems gearbeitet, um eine möglichst lange Dauer zu gewährleisten. Am geeignetsten für die kontrollierte Arzneimittelfreisetzung erwiesen sich Poly (Milch-co-Glykolsäure)-Mikrosphären mit einem Durchmesser von 50 bis 100 µm. Die endgültigen Stents sind drahtgebunden, geflochten und das Design erfolgte mittels Finite-Elemente-Methode. Beide bestehen aus Nitinol, und es wird jeweils ein Applikator mitgeliefert. Demnächst geht ein Patent für ein System in Vorbereitung, das nach dem Einsetzen das Lumen des Stents in situ mit Epithelzellen besiedelt. Dadurch werden Probleme wie das Zusammenschrumpfen des Stents vermieden, was die Zellproliferation beeinträchtigt. Die Besiedelungsmethode für das respiratorische Epithel lässt sich auch auf andere Anwendungen in der Zelltherapie erweitern. Die Montage ist inzwischen abgeschlossen, sodass der Stent derzeit an einem Tiermodell getestet wird. Mit den ersten viel versprechenden Ergebnissen könnten die Stents die Prognose bei Lungenkrebs signifikant verbessern.
Schlüsselbegriffe
Tissue Engineering, Lungenkrebs, Stent, Einwachsen, PULMOSTENT
