Etablierung einer Implantat-gebundenen Alginat-Matrix zur zellvermittelten Neuronenprotektion

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Andrea Hoffmann; Privatdozentin Dr. Verena Scheper; Professor Dr. Heiko Zimmermann
• Fachliche Zuordnung: Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Phoniatrie und Audiologie ; Biomaterialien
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 259262848

Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung einer zellvermittelten Neuroprotektion auf der Basis einer Alginat-Matrix. Als Applikationsmodell wird die Cochlea-Implantat-Elektrode herangezogen, welche mit einer Alginat-Zell-Beschichtung funktionalisiert wird. Das Cochlea-Implantat ist die Standardtherapie bei sensorischem Hörverlust. Es stimuliert die primären Neurone der Hörbahn, die Spiralganglienzellen, und erzeugt so einen Höreindruck im Patienten. Der Erfolg, der mit einem Cochlea-Implantat erzielt werden kann, hängt unter anderem von der Anzahl und der Erregbarkeit der zur Verfügung stehenden Spiralganglienzellen ab. Der Wachstumsfaktor brain-derived neurotrophic factor, BDNF, wirkt protektiv auf Spiralganglienzellen und könnte potentiell helfen, den Erfolg eines Cochlea-Implantats zu steigern. Im Falle einer für klinische Zwecke nutzbaren Wachstumsfaktor-Therapie ist eine langfristige Applikation anzustreben. Eine Langzeitapplikation des BDNF könnte durch zellvermittelte endogene Produktion erreicht werden. Allerdings müssen die BDNF-synthetisierenden Zellen vor Abwehrreaktionen des Empfängerorganismus geschützt werden. Ein Abwandern der Zellen sowie unkontrollierte Proliferation müssen vermieden werden. Alginat könnte als Matrix für die faktor-produzierenden Zellen dienen, damit die beschriebenen Anforderungen erfüllt werden können. Im Rahmen dieses Projektes soll 1) die dauerhafte Beschichtung des Elektrodenträgers mit dem Alginat etabliert werden. Zeitgleich sollen 2) humane mesenchymale Stammzellen, die perspektivisch von den jeweils zu behandelnden Patienten gewonnen werden könnten, dahingehend modifiziert werden, dass sie den Wachstumsfaktor BDNF produzieren und zu Chondrozyten differenzieren. Nachfolgend wird 3) die neuroprotektive Eigenschaft der funktionalisierten Elektrode in vitro an Spiralganglienzellen getestet werden, 4) der Einfluss elektrischer Stimulation auf das Alginat und die Zellen sowie der Beschichtung auf die elektrischen Parameter untersucht werden und 5) der biologische Effekt im Tiermodell geprüft werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen