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Gewebeersatz: Knorpel aus dem Reagenzglas

MEDIZIN

 
Gewebeersatz

Knorpel aus dem Reagenzglas


Von Conny Becker, Berlin / Knorpelschäden werden mit steigendem Lebensalter und einem vermehrt risikoreichen Freizeitverhalten immer häufiger. Alternativ zu Prothesen können auch eigene Knorpelzellen nach Anzucht im Labor implantiert werden. Auf dem ersten Berliner Knorpelsymposium bildete diese sogenannte autologe Chondrozyten-Transplantation den Schwerpunkt.

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Schäden an Gelenkknorpeln heilen nach der Pubertät nicht oder nur kaum ab und können so eine Prädisposition für eine frühe Arthrose bilden. Ziel der medizinischen Behandlung von Läsionen ist inzwischen immer häufiger, den Knorpel wieder aufzubauen, statt das Gelenk mit einer Prothese zu ersetzen. Welches Verfahren im Einzelfall angewandt wird, hängt meist von der Größe des Schadens ab. So werden Läsionen mit einem kleinen Durchmesser, die den benachbarten Knochen nicht betreffen, in der Regel mit der Mikrofrakturierung behandelt.




Knorpeldefekte sind in aller Regel sehr schmerzhaft. Nicht immer muss ein neues Gelenk her, Knorpelersatz aus dem Reagenzglas ist eine mittlerweile gut erprobte Alternative.

Foto: Fotolia/kentannenbaum


Bei diesem klassischen Verfahren zur Regene­ration des Knorpels wird das Knochenmark stimuliert, indem der Operateur kleine Löcher in den subchondralen Knochen sticht, durch die pluripotente Stammzellen an den Defekt gelangen. Auf diese Weise bildet sich ein sogenanntes Knorpelregenerat, das auch als Mischknorpel bezeichnet wird. Es besteht überwiegend aus fibrösem Narbengewebe, das biomechanisch wenig belastbar ist und daher meist frühzeitig wieder abgetragen wird. Der mittel- bis langfristige klinische Nutzen der Mikrofrakturierung ist daher vor allem bei einer Defektgröße von mehr als 4 cm2 fraglich.

 

Je größer der Defekt, desto schwieriger die Reparatur

 

Alternativ können kleine Läsionen auch mittels der sogenannten osteochondralen Zylinder­transplantation (OCT) behandelt werden. Bei diesem auch als Mosaikplastik bezeichneten Verfahren stanzt der Chirurg den Defekt zusammen mit dem darunterliegenden Knochen zylindrisch aus und füllt ihn mit einem zweiten Zylinder aus einem gesunden Areal des betreffenden Gelenks. Diese Methode verlangt allerdings ein äußerst präzises Vorgehen, zudem kann es zu Beschwerden an der Entnahmestelle des Substituts kommen. Mit rein konservativen Verfahren wie Lavage und Debridement können zerstörte Gelenkknorpel nicht wieder aufgebaut werden. Hier ist die Studienlage ernüchternd.

 

Für Knorpeldefekte, die größer als 2 bis 3 cm2 sind, besteht derzeit keine einheitliche Empfehlung, bedauerten die Experten auf dem Knorpelsymposium. Viele von ihnen setzen auf die autologe Chondrozyten-Transplantation (ACT), die auf unterschiedliche Art und Weise vorgenommen werden kann. Am Anfang steht immer die Entnahme eines einige Millimeter großen Stücks Knorpelgewebe (circa 300 mg) aus einem inakten, wenig belasteten Bereich des betroffenen Gelenks. Unter Verwendung von Serum des Patienten, das heißt ohne Einsatz von Fremdmaterialien, werden in Zellkultur Knorpelzellen angezüchtet, welche nach etwa fünf bis sieben Wochen wieder transplantiert werden können.

 

»Das sind keine Verfahren, die noch in den Kinderschuhen stecken. Es gibt Langzeitdaten über zehn bis 20 Jahre«, berichtete Dr. Klaus Ruhnau von der Klinik für Gelenk- und Extremitätenchirurgie des Sankt Marien-Hospitals in Gelsenkirchen. So sei die Knorpelzelltransplantation seit 1987 im klinischen Einsatz. In Deutschland übernehmen die gesetzlichen Krankenkassen die Kosten bei Gelenk- und Bandscheibenschäden jedoch erst seit einigen Jahren. Daher ist beispielsweise auch die Zahl der hierzulande mit ACT am Kniegelenk behandelten Patienten mit weniger als 3000 pro Jahr im Vergleich zu jährlich rund 175 000 Patienten mit implantierten künstlichen Kniegelenken noch sehr gering.

 

Inzwischen gibt es aber nicht nur positive Langzeitdaten, sondern auch verschiedene Weiterentwicklungen der autologen Knorpelzelltransplantation. In der ersten Generation der ACT wurden die angezüchteten Knorpelzellen noch als Suspension appliziert und dann mit einem körpereigenen Periostlappen abgedeckt. Später ersetzte eine Kollagenmembran den aufgenähten Knochenhautlappen und in der nächsten Generation wurde eine Trägermatrix mit den autologen Zellen beimpft, die schließlich in den Defekt gefaltet wurde (Matrix-induced Autologous Chondrocyte Implantation, MACI). Diese Methode ist der Periost-Variante insofern überlegen, als dass sie die Chondrozyten fixiert und weniger Hypertrophien der Knorpelzellen auslöst. In einer kleinen, 24-monatigen randomisierten Studie mit 60 Patienten, die posttraumatische Knorpelschäden aufwiesen, zeigte sich die MACI ferner der Mikrofrakturierung signifikant überlegen.

 

Keine offene Operation mehr nötig

 

Ganz ohne Abdeckung oder Fremdma­trix kommt schließlich die jüngste Generation der ACT aus, bei der je etwa 200 000 Chondrozyten zu Kügelchen konglomeriert sind. Dafür werden die aus der Probe extrahierten Knorpelzellen zunächst in einem Zellrasen über vier Wochen angezüchtet. Diese exprimieren dann in einem 3D-Kultursystem, angeregt durch den Zell-Zell-Kontakt, eine Matrix, die die Zellkügelchen zusammenhält. Diese sogenannten Sphäroide sind zwischen 0,5 und 0,8 mm groß und haften über Adhäsionsproteine selbstständig an dem defekten Knorpelbereich.




Sphäroide sind Zellkügelchen aus Knorpelzellen mit einem Durchmesser von 0,5 bis 0,8 mm. Sie werden bei der autologen Chondrozyten-Transplantation verwendet, um Knorpeldefekte zu reparieren.

Foto: co.don


Ein Vorteil gegenüber den anderen ACT-Verfahren ist, dass die Sphäroide minimalinvasiv arthroskopisch implantiert werden können. »Die arthroskopische Technik zeigt im Vergleich zur offenen ACT sechs, zwölf und 18 Monate nach der Transplantation signifikant bessere klinische Ergebnisse«, so Ruhnau. Darüber hinaus ergaben Reviews bei der offenen Periost-Methode höhere Komplikationsraten wie auch eine höhere Wahrscheinlichkeit für eine erneute Operation. Auch die Versagerrate ist bei der ersten Generation signifikant höher als bei den neueren Verfahren.

 

Sport verbessert das Langzeitergebnis

 

Für alle Methoden gilt, dass das operierte Gelenk zunächst für einige Tage ruhiggestellt werden muss und sechs Wochen lang nur teilbelastet werden darf. Danach ist Schonung jedoch kontraindiziert. »Sportliches Training nach ACT verbessert das Langzeitergebnis und sollte mindestens zwei bis drei Jahre postoperativ durchgeführt werden,« empfahl der Orthopäde. Da sich die Knorpelreifung etwa über drei Jahre erstreckt, sollte auch eine Reha nach der ACT über diese Zeitspanne erfolgen.

 

Für Patienten unter 35 Jahren mit einer kurzen Anamnesedauer von weniger als drei Jahren sei die ACT besonders geeignet, und bei Defekten von mehr als 4 cm2 Größe gäbe es keine Alternative zu diesem biologischen Gewebeersatz, fasste der Referent die aktuelle Studienlage zusammen. Die Indikationsempfehlung für die neueren Sphäroide gilt für Patienten im Alter von 18 bis 50 Jahren, da hier der Knorpel noch ein besseres Regenerationspotenzial besitzt als bei älteren Patienten und auch die Ansprüche an die künftige Belastbarkeit in der Regel höher sind als etwa bei 70-Jährigen.

 

Mittlerweile wurden nach Angaben des Herstellers co.don aus dem brandenburgischen Teltow bereits mehr als 4000 Patienten mit Sphäroiden behandelt, die in Deutschland als Tissue- Engineering-Produkte unter das Arzneimittelgesetz fallen. Laut EU-Verordnung gelten sie nicht mehr als Medizinprodukte, sondern als sogenannte Advanced Therapy Medicinal Products (ATMP) und müssen bis Ende des Jahres eine Zulassung bei der Europäischen Arzneimittelagentur innehaben. Daher laufen derzeit eine Phase-II- sowie eine Phase-III-Studie zu co.don chondrosphere®, in denen die Sphäroide in unterschiedlichen Dosierungen beziehungsweise im Vergleich zur Mikrofrakturierung untersucht werden. Bereits seit 2009 zugelassen, und zwar als erstes ATMP überhaupt, ist ChondroCelect® der niederländischen Firma Tigenix, wobei es sich hier um ein ACT-Präparat handelt, das vorzugsweise mit einer Kollagenmembran oder einem Periost abgedeckt wird.

 

Das Ziel: Prothetik vermeiden

 

Auch wenn die ACT ein vergleichsweise teures Verfahren darstellt, bewertet eine Kosten-Nutzen-Analyse die Methode als positiv. Laut der Modellrechnung ließen sich pro 1000 ACT-Behandlungen 310 nachfolgende Endoprothesenimplantationen und etwa drei damit zusammenhängende Todesfälle vermeiden. Gegenüber konventionellen Verfahren könnte die Zahl der im Verlauf des weiteren Lebens notwendigen Gelenkersatzoperationen halbiert werden, was gerade angesichts der immer jünger werdenden Patienten von Vorteil ist. / 


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Beitrag erschienen in Ausgabe 12/2012

 

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