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FORSCHUNG ARTHROSE Biotechnologie ermöglicht Reparatur Biotechnologie und Tissue Engineering stehen im Brennpunkt medizinischer Forschung. Ziel ist der (Teil-)Ersatz defekter menschlicher Strukturen und Organe unter gelenkter Aktivierung körpereigener Reparaturmechanismen. Orthopäden und Unfallchirurgen richten ihr Augenmerk dabei vor allem auf Knochen- und Knorpelverlust. Strukturschädigungen mit Knorpelverlust führen zu Schmerzen und eingeschränkter Beweglichkeit. Wegen der ungünstigen Belastungsverhältnisse führen auch kleinere Knorpeldefekte rasch zu Abrieb und zu Knorpelschäden, die an Größe zunehmen und letztlich zur Arthrose mit vollständigem Abrieb des Knorpels führen. Geschädigter oder verlorener Knorpel heilt nicht, auch die inneren Anteile eines Meniskus können nach Riss oder Abnutzung nicht mehr regenerieren und müssen deshalb meist entfernt werden. Dieser Verlust der Pufferfunktion begünstigt weitere Knorpelschädigung. Die Wiederherstellung zerstörter knorpeliger Gelenkfl ächen mit Beschwerdelinderung, Erhalt der Beweglichkeit und Vermeiden der Arthrose ist seit je Zielsetzung orthopädisch-chirurgischen Handelns. Neben konservativen medikamentösen Verfahren stehen inzwischen hochmoderne Therapieformen wie das Tissue Engineering zur Verfügung, mit denen sich Ersatzknorpel schaffen lässt. Folgende knorpelersetzende Verfahren werden unterschieden: 1. Knorpel-Knochen-Transplantation, auch OCT genannt, ohne Anzüchtung. Der Knorpelersatz findet lediglich durch eine Eins-zu-eins-Verpfl anzung von gesundem Knorpelknochengewebe von anderer Stelle im Sinne eines – teils unwuchtigen – Mosaiks mit Verlust an der Spenderstelle statt. 2. Tissue Engineering mit Gewebeanzüchtung. Unterschieden wird die Anbohrung, sprich Mikrofrakturierung, im Gelenk, die auf der Wirkung körpereigener Stammzellen beruht, und das eigentliche Tissue Engineering mit Gewebeentnahme, Anzüchtung außerhalb des Gelenkes und der Rücktransplantation ins Gelenk. Während das Mikrofrakturieren nur ein minderwertigeres faserknorpeliges Regenerat provozieren kann, vermag die Anzüchtung die beste Annäherung Generell ist die Umsetzung der Transplantationen durch bundeslandabhängig strenge und starre Gesetzesvorgaben sowie Au agen durch die Kostenträger zur Kosten-Nutzen-Effektivität erschwert. Um diese Verfahren zielgerichtet und erfolgreich einzusetzen, müssen Zulassungsbehörden und Kostenträger Versorgungszentren de nieren, die aufgrund der Expertise zur Versorgung mit diesen innovativen Methoden berechtigt sind. an den eigenen hyalinen Knorpel zu leisten. Allerdings lässt sich die Mikrofrakturierung durch Lenkung vorgeformter Gewebebestandteile (Matrices) oder durch Zusatz von Wachstumsfaktoren wie Bone Morphogenetic Proteins (BMP) oder Hormone in der Geweberegeneration verbessern. Wegen des besseren biologischen Ergebnisses geht der Trend daher weiter zum Einsatz des im Tissue Engineering erzeugten Knorpelersatzes mit höherer Qualität trotz erhöhter Kosten. Es handelt sich um ein ausgereiftes Verfahren mit dem auch kombinierte Knorpelverletzungen therapierbar sind. Die Größe des zu ersetzenden Areals limitiert generell die Ersatzmöglichkeiten. Neben der Verbesserung des körpereigenen Reparaturpotenzials bietet das Tissue Engineering hervorragende Perspektiven, künftig auch komplexe Gelenkanteile im Sinne einer wirklichen Bioprothese herzustellen. Erste erfolgreiche Anzüchtungen eines gesamten 22 orthopädie- und unfallchirurgie-kongressmagazin kma
MEHR ALS JEDER VIERTE IST BETROFFEN Die Arthrose ist eine irreversible chronisch fortschreitende Erkrankung aufgrund vielfältiger Ursachen und die häufigste Gelenkerkrankung weltweit. Die Häufi gkeit der Arthrose beträgt bei 20-Jährigen etwa 9 Prozent und steigt bei über 65-Jährigen auf über 90 Prozent an. Betroffen sind vor allem die großen gewichtstragenden Gelenke, insbesondere Hüfte und Knie. Allein in Deutschland leiden 27,7 Prozent aller Erwachsenen im Alter zwischen 18 und 79 Jahren an einer ärztlich diagnostizierten Arthrose mindestens eines Gelenks. Die Arthrose stellt mit einem Ausgabenvolumen von 7,2 Milliarden Euro die zweitteuerste Erkrankung nach Bluthochdruck dar. Sowohl die individuelle Beeinträchtigung der Patienten als auch die volkswirtschaftliche Belastung ist erheblich. Meniskus sind beschrieben und erste kombinierte Transplantationen von Knorpel und Meniskus haben sich im Tiermodell als erfolgreich erwiesen. Weitere große Studien zur Züchtung komplexer Gelenkanteile, die auf dem aussagekräftigsten geforderten Studiendesign basieren, stehen noch aus. Nicht nur Knorpeldefekte stehen im Brennpunkt des biotechnologischen Interesses. Unfälle, Tumoren und große Wechseloperationen nach Lockerung von Gelenk-Endoprothesen hinterlassen oft massive knöcherne Defekte, die operativ nur schwer zu beherrschen sind und Knochentransplantationen erfordern. Das eigene Knochenreservoir eines jeden Menschen ist sehr begrenzt und reicht bei diesen massiven Defekten oft nicht aus. Fehlender Knochen lässt sich ebenfalls nicht regenerieren. Meistens müssen Ärzte auf Spenderknochen zurückgreifen, die in einer Knochenbank lagern. Diese können klinikintern oder kommerziell geführt werden. Allerdings sind Knochentransplantationen generell durch strenge und FORSCHUNG Arthroskopie: Blick während des Eingriffs auf den Knorpeldefekt. starre Gesetzesvorgaben erschwert und deshalb mit hohen Kosten verbunden. Immer mehr Interesse gewinnen Wachstumsfaktoren und Proteine wie die Bone Morphogenetic Proteins (BMPs) zur potenten Unterstützung der Knochenregeneration. Die BMPs kommen aus einer Proteinfamilie mit mannigfaltigen und kaskadenartigen Einfl üssen auf den gesamten Knochenstoffwechsel. Kommerziell sind derzeit zwei BMPs erhältlich, das BMP-2 und das BMP-7. Letzteres ist auch als Eptotermin alpha bekannt, das für den Einsatz bei Pseudarthrosen etabliert ist. Wissenschaftler betrachten das BMP im Vergleich zur körpereigenen Knochentransplantation zumindest als gleichwertig. In mehreren Studien hat sich die Heilungsrate durch Zusatz von BMPs sogar deutlich erhöht im Vergleich zu anderen Verfahren. Mediziner berichten von Heilungsraten über 80 Prozent. Kosten entstehen bei der Behandlung einer Pseudarthrose auch durch wiederholte und verlängerte konservative Maßnahmen sowie oft mehrfache operative Revisionen, meist gefolgt von einer mehrwöchigen Arbeitsunfähigkeit. Diese akkumulierenden Kosten relativieren den auf den ersten Blick hohen Preis der BMPs. Derzeit beträgt der Preis pro Packung BMP-7 über 4.000 Euro. Eine Packung enthält nur wenige Milligramm wirksames Substrat. Auch für die rasch fortschreitende Erkrankung der Hüftkopfnekrose mit Absterben des Hüftkopfes sehen die Ergebnisse mit BMP gut aus: Die Erkrankung und der Zusammenbruch des Hüftkopfes ist aufzuhalten. In weiteren ersten Versuchen konnten Wissenschaft- Regensburg ler aus Muskulatur in entsprechenden Formkörpern unter Beigabe von BMP Universität Knochen für Transplantationen herstel- Klinik len. Große weiterführende Studien sind auch auf diesem Gebiet noch nötig. | > Johannes Beckmann, Orthopädische Orthopädische Klinik Universität Regensburg Fotos: kma orthopädie- und unfallchirurgie-kongressmagazin 23
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