Knochenzellkulturen für Geweberegeneration
Die Standardtherapie bei Osteoporose besteht in der Gabe von Inhibitoren, die die Knochenresorption hemmen und meist unerwünschte Nebenwirkungen haben, etwa Osteonekrosen am Kiefer. Bei chirurgischen Verfahren stehen Autotransplantate und Füllstoffe auf Calciumphosphatbasis im Vordergrund, deren biologische Eigenschaften allerdings oft mangelhaft sind. Schwerpunkt des EU-finanzierten Projekts EOBOTE (Study of endothelial and osteoclastic cells cooperation for bone tissue engineering applications) war die Gewebezüchtung (Tissue Engineering), um Umbauprozesse im Knochen zu steuern, wenn die Materialqualität nachlässt. Neuere Studien haben gezeigt, wie wichtig Vaskularisierung und Zell-Zell-Kommunikation für effiziente TI-Verfahren sind, sodass sich das Projektteam nun auf Osteoklasten (OC), knochenresorbierende Zellen sowie Blutgefäße und Endothelzellen (EC) konzentrierte. Mit einem neu entwickelten Zellkulturverfahren wurde ein Co-Kulturmedium generiert, an dem sich Wechselwirkungen zwischen OC und EC beobachten lassen. Die Forschungsergebnisse zeigten, dass "ältere" EC die Wirkung von OC deutlich hemmen, während "jüngere" Endothelzellen einen relativ geringen Effekt auf knochenresorbierende Zellen haben. Offenbar sind Faktoren, die die zelluläre Interaktion regulieren, vom Alter der Zelle abhängig. Um den Effekt noch zu verstärken, wurden der Zellkultur Osteoblasten zugefügt, die für die Bildung von Knochenmaterial zuständig sind. Das Zellkulturgemisch hat hervorragende Eigenschaften und zeigt, dass es möglich ist, die drei wichtigsten zellulären Akteure der Knochenproduktion als Co-Kultur anzulegen. Nun wird untersucht, wie sich die Zellen auf längere Sicht verhalten. Demnächst sollen Osteozyten ergänzt werden, d.h. reife Osteoblasten, die von der von ihnen produzierten Knochenmatrix umgeben und in reifem Knochengewebe der häufigste Zelltyp sind. Die Ergebnisse wurden auf breiter Ebene veröffentlicht, u.a. auf fünf Konferenzen und in Beiträgen renommierter Fachzeitschriften wie PLoS ONE und Biology. EOBOTE lieferte wichtige Details zu zellulären Interaktionen bei der Knochenregeneration. In erster Linie lässt sich dies für die Entwicklung neuer Osteoporose- und Arthrosetherapien nutzen, in zweiter Linie allgemein zur Erforschung molekularer Kommunikationsmechanismen zwischen Zellen. .
Schlüsselbegriffe
Knochen, Regeneration, Osteoporose, EOBOTE, Tissue Engineering, Osteoklasten, Endothelzellen
