Forschung: Knorpel aus dem Labor

Die furchtbaren Gelenkschmerzen bei Rheuma und Arthrose könnten in etlichen Jahren genauso ein Spuk der schlimmen alten Zeit sein, wie heute bereits Tuberkulose und Kinderlähmung als Krankheiten einer längst vergangenen Epoche betrachtet werden. Eine der Grundlagen für eine solche Behandlung der Zukunft legt Mark Rosowski vom Institut für Biotechnologie der Technischen Universität Berlin (TUB). Die Ursache der Schmerzen ist genau wie bei vielen Sportverletzungen ein schadhafter Knorpel.

Am Deutschen Rheumaforschungszentrum auf dem Gelände der Universitätsklinik Charité im Zentrum Berlins versucht TUB-Forscher Mark Rosowski daher, „künstlichen“ Knorpel im Labor wachsen zu lassen, der anschließend das kranke oder verletzte Gewebe im Gelenk ersetzen kann. Als Ausgangsmaterial nimmt er dazu eine Art menschliche Vorläuferzellen, die er aus dem Knorpel eines Menschen gewinnt.

Diese wiederum können sich im Organismus wieder in Knorpelzellen verwandeln, die Wissenschaftler „Chondrozyten“ nennen. Im Labor aber sinken die Zellen durch die Nährflüssigkeit auf den Boden normaler Kulturflaschen und bilden dort eine Schicht, die nur eine einzige Zelle dick ist. „Erst wenn die Zellen die richtige dreidimensionale Umgebung haben, können sie zu Knorpelgewebe wachsen“, erklärt Mark Rosowski weiter. Genau diese dritte Dimension aber fehlt ihnen am Flaschenboden.

Daher gibt der Forscher die Vorläuferzellen in eine winzige Kapsel aus Zuckerpolymeren, die nur ungefähr einen halben Zentimeter Durchmesser hat. Dort beginnen sich die Zellen aneinander festzuhalten und bilden so eine dreidimensionale Struktur aus. „In dieser Struktur stellen sich die Vorläuferzellen offensichtlich gegenseitig die Signale zur Verfügung, die für die Umwandlung in normale Chondrozyten notwendig sind“, erklärt Mark Rosowski die weiteren Ereignisse.

In der Kapsel wächst so eine Art Knorpelgewebe, das Ärzte bereits heute verwenden, um kleinere Risse und Schäden zu heilen, die zum Beispiel bei einem Sportunfall einen Knorpel beschädigt haben. Allerdings können sich die hohen Kosten einer solchen Therapie bisher nur Spitzensportler und sehr wohlhabende Menschen leisten.

Obendrein hilft diese Transplantation bei großen Schäden, wie sie bei Altersarthrose oder Rheuma auftreten, bisher noch kaum. „Vermutlich liefert bei Sportverletzungen das noch vorhandene gesunde Knorpelgewebe die Informationen für das richtige Wachsen der transplantierten Chondrozyten“, erläutert TUB-Forscher Mark Rosowski. Und dieses gesunde Gewebe fehlt bei den großen Schäden eben.

Im Labor aber wachsen die Chondrozyten nur zu einem knorpelähnlichen Gewebe, das zum Beispiel viel lockerer als ein natürlich gewachsener Knorpel im Körper ist. Im Organismus aber gibt noch eine ganze Reihe von Signalen wichtige Informationen an die Chondrozyten, mit deren Hilfe offensichtlich das richtige Gewebe erst entsteht.

Einige dieser Botenstoffe kennt man, weiß aber nicht, in welcher Konzentration und zu welcher Zeit sie wirken müssen, um einen festen Knorpel wachsen zu lassen. Gibt Mark Rosowski eine Mischung solcher Signalstoffe in die Kapseln mit den Chondrozyten, stellt er als erstes Ergebnis fest: „Das Wachstum und Verhalten der Zellen verbessert sich.“

Bis er die beste Zusammensetzung der Signalstoffmischung kennt, dürfte aber noch einige Zeit vergehen, dämpft der Forscher jedoch erst einmal zu große Erwartungen. Bis es einen vollwertigen Knorpelersatz für größere Gelenkschäden gibt, haben die Forscher noch eine Menge Arbeit vor sich.