Stammzellbesiedelte Titan-Miniprothesen für den Oberflächenteilersatz am Kniegelenk
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Traumatische Knorpeldefekte mit Zerstörung des subchondralen Knochens sind häufig und führen oft zu irreparablen Schäden und Arthrose der großen Gelenke, da derzeit nur begrenzte Therapiemöglichkeiten existieren. Ziel des vorliegenden Projektes ist es deshalb Gelenkdefekte mit stammzelibesiedelten Titanimplantaten zu rekonstruieren, die Gelenkform wiederherzustellen und die Defekte zur Ausheilung zu bringen. Im ersten Teil des vorliegenden Forschungsprojektes konnte gezeigt werden, dass 2 x 7,3 mm große, runde osteochondrale Defekte am Kniegelenk des Schafes mit stammzelibesiedelten Titanimptantaten geheilt werden können. Dabei kam es zur Regeneration der subchondralen Schicht und zur Ausbildung von hyalinartigem Knorpelgewebe. Als problematisch erwies sich dabei jedoch der lange Zeitbedarf und die teilweise ungenügende Primärfixation der Implantate mit der Folge einer Störung der knöchernen Integration. Im zweiten Teil des Projektes sollte deshalb durch den Einsatz von Wachstumsfaktoren die knöcherne Einheilung der gleichen Titanimplantate wie in Teil 1 beschleunigt und die Regeneration des Knorpel-Knochengewebes verbessert werden. Es wurden dazu poröse Titanimplantate entweder mit autologen mesenchymalen Stammzellen besiedelt (Gruppe 1), mit BMP-2 beschichtet (Gruppe 2) oder kombiniert mit BMP-2 und mesenchymalen Stammzellen (Gruppe 3) implantiert. Nach 6 Monaten Standzeit wurden insgesamt 18 Defekte histologisch, molkularbiologisch und biomechanisch untersucht. Es zeigte sich, dass Defekte, die mit BMP-2 beschichteten Implantaten behandelt wurden tendenziell schneller und besser heilen, dass aber teilweise auch steile Zysten um die Implantate entstehen und so zu einer nur unvollständigen Integration der Implantate führen. Beide Projektabschnitte bestätigen, dass die Technologie insgesamt vielversprechend ist, vor einem klinischen Einsatz sind jedoch weitere Entwicklungsschritte notwendig. Die Ergebnisse wurden in international renommierten Zeitschriften publiziert, Erfolgsberichte wurden auch in den Publikumsmedien veröffentlicht.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Development of stem cell coated titanium implants for the partial replacement of the knee. 4th Annual Meeting ofthe European Tissue Engineering Society 2005
Frosch KH, Drengk A, Krause P, Viereck V, Miosge N, Stümner EK, Stürmer KM
- Heilung osteochondraler Defekte am Schafsknie durch stammzellbesiedelte Titan-Miniprothesen. Jahreskongress 2005 der Deutschsprachigen Arbeitsgemeinschaft für Arthroskopie
Frosch KH, Drengk A, Krause P, Viereck V, Miosge N, Stürmer EK, Stürmer KM
- Heilung osteochondraler Defekte mit stammzellbesiedelten Titanimplantaten - erste Ergebnisse im Schafsmodell. Chirurgisches Forum 2004 für experimentelle und klinische Forschung. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 385-386
Frosch KH, Schild D, Stürmer KM
- Stammzellbesiedelter Oberflächenteilersatz am Kniegelenk °V Ergebnisse nach 6 Monaten im Schafsknie. Jahreskongress der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie 2005
Frosch KH, Drengk A, Krause P, Viereck V, Miosge N, Stürmer EK, Stürmer KM
- BMP-2 and cell coated titanium implants accelerate healing of osteochondral defects in a sheep model. Cytotherapy 2006;8,Suppl2:8
Frosch KH, Hingelbaum S, Drengk A, Jennissen HP, Chatzinikolaidou M, Stürmer EK, Stürmer KM
- Development of Stem Cell coated Titanium Implants for the Partial Surface Replacement of the Knee. Biomaterials 2006 Apr;27(12):2542-9
Frosch KH, Drengk A, Krause P, Viereck V, Miosge N, Stürmer EK, Stürmer KM
- Metallic Biomaterials in Skeletal Repair. European J Trauma 2006;32:1-12
Frosch KH, Stürmer KM
- Influence of Platelet Rich Plasma on Chondrogenic Differentiation and Proliferation of Chondrocytes and Mesenchymal Stem Cells. Cells Tissues Organs 2008 Aug 11
Drengk A, Zapf A, Stürmer EK, Stürmer KM, Frosch KH
