Modifikation und Transplantation anisotroper Kapillarengele für die gerichtete Regeneration nach Verletzungen des Rückenmarks

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Rainer Müller; Dr. Radhika Puttagunta, Ph.D.; Professor Dr. Norbert Weidner
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 264301521

Die Degeneration von Rückenmarkgewebe nach spinalem Trauma verhindert eine axonale Wiederaussprossung und damit auch die Reinnervierung von Zielneuronen. Um funktionelle Erholung zu erreichen, muss die Axonaussprossung initiiert und über ein wachstumsförderndes Substrat hinweg geführt und gefördert werden. Dadurch sollen die Reinnervierung ursprünglicher Zielneurone und funktionelle Verbesserungen erreicht werden. In der ersten Förderperiode ist es gelungen, mittels eines kombinierten therapeutischen Ansatzes, bestehend aus der Implantation eines mit Schwann’schen Zellen (SC) besiedeltem Alginat-basiertem anisotropen Kapillar-Hydrogels (ACH) und einer zusätzlich in unmittelbarer Nähe zum ACH-Implantat durchgeführten Transplantation von SC mit viraler Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF)-Produktion, eine axonale Aussprossung durch das Biomaterial hindurch und den Wiedereintritt in das kaudale Rückenmark zu erzielen. In dieser Förderperiode werden wir nun die Auswirkungen der strukturellen Veränderungen auf die Lokomotion und Harnblasenentleerung sowie mögliche Nebenwirkungen wie neuropathischen Schmerzen in einer im Vergleich zum Erstantrag modifizierten tief-thorakalen kompletten Rückenmarksverletzung am Tiermodell der Ratte untersuchen. Neonatale Astrozyten werden als Alternative für SC innerhalb des kombinatorischen Ansatzes untersucht. Nachdem in der ersten Förderperiode der Schwerpunkt auf der Modulierung biologischer Faktoren zur Verbesserung der regenerativen Kapazität des ACH lag, soll in dem beantragten Projekt nun das Hauptaugenmerk auf die Modifizierung der biomechanischen Eigenschaften des ACH - konkret der Viskoelastizität - gelegt werden, um die axonale Wiederaussprossung weiter zu fördern. Sobald ACH mit unterschiedlicher Viskoelastizität zur Verfügung stehen, soll 1) in ex vivo Rückenmark-Schnittkulturen die optimale Viskoelastizität für axonale Aussprossung ermitteln werden. 2) Nach spinaler Verletzung in vivo wird die Auswirkung unterschiedlicher Viskoelastizität des ACH auf das Rückenmarksparenchym untersucht, insbesondere Reaktionen des angrenzenden Parenchyms wie Entzündung, Narben- und Zystenbildung. Auf diesem Weg soll nach Wiedereintritt aus dem ACH in das angrenzende Rückenmark die langstreckige axonale Aussprossung sowie die Innervierung kaudaler Zielregionen mit dem Ziel der gesteigerten funktionellen Erholung erreicht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Atomic force microscope
• Gerätegruppe: 5091 Rasterkraft-Mikroskope