Tissue-Engineering – Forscher generieren Knorpel aus Fibroblasten

Eine Arbeitsgruppe des Duke University Medical Center, Durham / USA, hat erfolgreich Knorpel aus Fibroblasten gezüchtet. Die Fibroblasten waren zuvor zu pluripotenten Stammzellen "reprogrammiert" worden. Diese Zellen aus dem Mausmodell lassen sich nach einer aktuellen Pressemitteilung der Universität zunächst in experimentellen Studien zur Heilug von Knorpelschäden und Osteoarthrose einsetzen.

Die Studie legt nahe, dass induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs) eine Quelle für Patienten-spezifisches Knorpelgewebe sein können. Um iPSCs zu kreieren, nimmt man adulte somatische Zellen (bspw. Fettzellen) und gibt ihnen die Eigenschaften der embryonalen Stammzellen zurück. Für diese Reprogrammierung hatte der Japaner Shimya Yamanaka, Kyoto, dieses Jahr den Nobel-Preis erhalten.

"Adulte Stammzellen haben eine limitierte Fähigkeiten, und embryonale Stammzellen sind ethisch problematisch", sagt Dr. Farshid Guilak, Seniorautor der Studie. Er und sein Team haben nun einen Weg gefunden die iPSCs zur Knorpelbildung zu bringen. Eine Schwierigkeit, die die Arbeitsgruppe zu meistern hatte, war die Entwicklung einer uniform differenzierten Population von Chondrozyten, den Zellen, die Kollagen produzieren und den Knorpel aufrecht erhalten. Dabei galt es zu vermeiden, dass sich auch andere Zelltypen aus den iPSCs bilden.

Um dieses Ziel zu erreichen, nahmen die Wissenschaftler iPSC, die aus adulten Fibroblasten der Maus generiert worden waren. Diese behandelten sie mit einem speziellen Wachstumsfaktor für die Bildung von Chondrozyten. Um den Erfolg zu verifizieren, statteten sie die Zellen außerdem mit grün-fluoreszierendem Protein (GFP) aus, das nur im Falle einer erfolgreichen Transformation zu Chondrozyten auch von der Zelle ausgebildet wurde. Auf diese Weise konnten die Wissenschaftler die Chondrozyten selektieren. Die ausgesuchten Zellen bildeten knorpelspezifische Komponenten, wie Kollagen, und zeigten die charakteristische Steife von Knorpel.

Die Autoren gehen davon aus, dass dieser Knorpel, der in beliebiger Menge aus Fettzellen des Patienten gewonnen werden kann, in Zukunft Knorpeldefekte heilen kann: "Die Arbeit zeigt, dass iPSCs dazu genutzt werden können, qualitativ hochwertigen Knorpel zu züchten", so Studienleiter Dr. Brian O. Diekman. Nun wollen sich die Wissenschaftler an humane Zellen heranwagen.

Nach einer Pressemitteilung
(Duke University)