Die Firma Matricel verwendet Kollagen von Schweinen, denn deren Kollagen-Struktur ist laut Ingo Herschel, Biochemiker und Geschäftsführer der Matricel GmbH, der menschlichen sehr ähnlich. Wenn das Schweine-Kollagen gesäubert und aufgearbeitet wurde, ist es nicht mehr schädlich und das Kollagengerüst wird im menschlichen Körper vollständig abgebaut, wenn die Zellen das neue Gewebe produzieren.

Diese Methode wird beispielsweise überall dort eingesetzt, wo körpereigenes Knorpelmaterial zerstört ist beziehungsweise gänzlich fehlt. Chirurgen können auf diese Weise bei einer Operation von Knorpelschäden im Kniegelenk an die betroffene Stelle eine mit Knorpelzellen besiedelte Matrix platzieren, die dann dafür sorgt, dass sich dort wieder neues Knorpelgewebe bildet. “Seit 2002 ist dieses Verfahren bei mehreren tausend Patienten in Europa und Australien erfolgreich klinisch eingesetzt worden”, wie Herschel erzählt.

Andere erfolgversprechende Anwendungsgebiete sind die Regeneration von Haut nach schweren Verbrennungen und in der Zahnmedizin die Regeneration von Kieferknochen, die sich beispielsweise durch Paradontose oder langjähriges Tragen von Prothesen zurückgebildet haben. Untersuchungen diese Technologie bei Rückenmarksverletzungen einzusetzen, befinden sich noch in der Anfangsphase.

Matricel kooperiert unter anderem mit der Freien Universität Amsterdam, dem dort nahe gelegenen Brandwundenzentrum und dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnik in Aachen.

Kann das gezüchtete Knorpelgewebe schon zur Regeneration von Schäden beim Patienten eingesetzt werden?
Der Einsatz am Patienten ist geplant. Erste Experimente laufen erfolgreich bei uns im Labor. Es wurden Knorpelzellen zu einem Gewebe herangezüchtet und wieder in Originalknorpel eingebracht, der krankhaft verändert war. Dabei zeigte sich, dass sie eine sehr gute Integrations- und Adhäsionsfähigkeit (Anm. d. Red.: Haftung an der Oberfläche) haben. Kleine Verletzungen, wie Risse im Knorpel, konnten leicht aufgefüllt werden. Dabei wirkte das eingebrachte, im Labor hergestellte Gewebe, wie ein ”Regenerationskeim” zum Aufbau von neuem Gewebe. Den bisherigen Untersuchungen im Labor sollen natürlich Untersuchungen im lebenden Organismus folgen.

In welchem Zeitrahmen rechnen Sie denn mit dem klinischen Einsatz?
Bevor mit dem klinischen Einsatz begonnen werden kann, müssen zur Absicherung Tierversuche durchgeführt werden. Zudem ist es in der Forschung sehr schwer, konkrete Zeitangaben zu machen. Wir rechnen aber mit dem therapeutischen Einsatz von künstlich gezüchtetem Knorpelgewebe in ein bis zwei Jahren.

Haben Sie denn auch selbst schon mit Stammzellen aus Nabelschnurblut gearbeitet?
Ich persönlich habe leider noch nicht mit Stammzellen aus Nabelschnurblut gearbeitet. Der Grund dafür waren die bisher begrenzten Möglichkeiten im personellen, finanziellen und räumlichen Bereich der Fachhochschule. Das wird sich aber in naher Zukunft ändern, denn wir wollen unsere Methode auf Stammzellen aus Nabelschnurblut übertragen. Wir haben auf dem Campus an der Fachhochschule Lausitz ein neues Biotechnologiegebäude mit getrennten Räumen für Lehre und Forschung bekommen. Wir hoffen die Stammzellen aus Nabelschnurblut für unser System isolieren und integrieren zu können und damit dreidimensionales Knorpelgewebe zu erzeugen.

Könnten Sie uns bitte einen Einblick in Ihren wissenschaftlichen Werdegang geben?
Ich habe in Karlsruhe ein klassisches Biologiestudium absolviert und mich schon während meiner Diplomarbeit mit zellbiologischen, dreidimensionalen Testsystemen vertraut gemacht. Nach meiner Dissertation in Heidelberg bin ich in die Tumorforschung gegangen und habe dort unter anderem eine Zellbank für Kindertumore aufgebaut. Dem Thema blieb ich auch an der Charité in Berlin treu. Mit dem Wechsel zum ”Tissue Engineering” und zur Regenerativen Medizin konnte ich mein bis dahin erworbenes Wissen auf die angewandte Forschung konzentrieren und habe mich dabei auf Knorpelgewebe spezialisiert. Das besondere an dieser Arbeit ist, dass das gezüchtete Knorpelgewebe aus rein humanem Zellen hergestellt wird, ohne Zusatz von Gerüstsubstanzen. Dieses etablierte Verfahren möchte ich weiter ausbauen. Seit 2004 habe ich eine Professur für Zellbiologie an der Fachhochschule Lausitz. Ich bin hier in die Bachelor- und Masterstudiengänge involviert und freue mich über die neuen, separaten Labore, die Lehre und Forschung parallel ermöglichen.

Herr Dr. Hoerstrup, seit wann beschäftigen Sie sich mit dem Thema Tissue Engineering?
Ich bin mit dem Thema Tissue Engineering erstmalig während meiner Ausbildung an der Harvard Medical School Boston/USA Mitte der 1990er Jahre in Kontakt gekommen. Durch meine dortige Forschungstätigkeit am Children’s Hospital wurde mir das enorme Potenzial insbesondere für Kinder mit angeborenen Anomalien sehr schnell deutlich. Die Möglichkeit, aus körpereigenen Zellen lebende, zu Wachstum befähigte Implantate herzustellen, würde eine Revolutionierung heutiger Therapiemöglichkeiten bedeuten. Ich habe nach meiner Rückkehr an die Universität Zürich eine Forschungsgruppe für Tissue Engineering und Zelltransplantation aufgebaut, welche ich bis heute im Sinne eines interdisziplinären Teams mit Naturwissenschaftlern, Ingenieuren und Medizinern leite.

Welche Ausgangszellen sind für Ihre Studien am interessantesten?
Unser Ziel ist die in vitro Herstellung von tissue engineerten kardiovaskulären Implantaten. Hierzu haben wir eine Reihe wissenschaftlicher Studien z. B. für tissue engineerte Herzklappen durchgeführt. Wir konnten im Großtiermodell erstmalig demonstrieren, dass es prinzipiell möglich ist, komplett autologe, lebende Herzklappen mit einer guten Funktion im Labor herzustellen. Für diese Studien haben wir Zellen verwendet, welche aus körpereigenen Blutgefäßen gewonnen wurden. Nachteil bei dieser Methode ist die Tatsache, dass man zur Gewinnung der Zellen einen (wenn auch minimalen) chirurgischen Eingriff durchführen muss. Dies ist für eine routinemäßige klinische Anwendung des Tissue Engineering nicht ideal. Wir habe deshalb alternative Zellquellen untersucht. So zeigte sich, dass auch aus dem Knochenmark von Patienten mittels einer Nadelpunktion – z. B. der Hüfte – adäquate Zellen für das kardiovaskuläre Tissue Engineering gewonnen werden können. Darüber hinaus haben wir Zellen aus bei der Geburt anfallendem Nabelschnurgewebe erfolgreich für die Herstellung von tissue engineerten Blutgefäßen und Herzklappen verwendet.

Was macht die Stammzellen aus Nabelschnurblut für Sie so interessant?
Stammzellen, oder besser autologe Progenitorzellen (körpereigene Vorläuferzellen – die Red.) aus dem Nabelschnurblut sind äußerst interessant für das Tissue Engineering. Zum Zeitpunkt der Geburt gibt es die einmalige Chance, aus der Nabelschnur bzw. Plazenta dieses mit Progenitorzellen angereicherte Blut zu gewinnen und zu asservieren. Diese Zellen verfügen unter der Voraussetzung optimierter Kultivierungsbedingungen über ein sehr gutes Wachstumspotenzial. Weiterhin sind diese Zellen im Sinne von Vorläuferzellen nicht voll differenziert und können als Quelle für verschiedene für das kardiovaskuläre Tissue Engineering benötigte Zelltypen dienen.

Sie haben auf dem 1. Weltkongress für regenerative Medizin in Leipzig Ergebnisse Ihrer Forschungen vorgestellt, die sehr beeindruckend waren: Herzklappenersatz aus körpereigenem Zellmaterial. Was haben Sie hier genau gemacht?
Wir haben nachgewiesen, dass es möglich ist, aus humanen Knochenmarks- und Nabelschnurzellen funktionale, körpereigene Herzklappen und Blutgefäße herzustellen. Hierzu werden die Zellen sequentiell auf eine so genannte biodegradierbare Matrix aufbesiedelt. Diese Matrix hat z. B. die Form einer natürlichen Herzklappe und ist chemisch so konstituiert, dass sie sich über einen Zeitraum von wenigen Wochen auflöst. Gleichzeitig bilden die aufbesiedelten Zellen eine neue, körpereigene natürliche Matrix. Dies bedeutet, dass nach einigen Wochen im Labor eine neue, lebende Herzklappe entstanden ist, die idealerweise als komplett körpereigenes Gewebe in den Patienten implantiert werden kann, ohne dass irgendwelche Fremdmaterialien involviert sind. Diese lebenden Implantate lösen keine immunologischen Reaktionen aus und sind zu Regeneration und Wachstum befähigt. Das Wachstumspotenzial ist insbesondere bei Kindern von substantieller Bedeutung, da bisher zur Verfügung stehende künstliche Implantate (z. B. mechanische Herzklappen) nicht mitwachsen und Reoperationen nötig machen.

Das Interview in der Druckversion finden Sie hier.