Regeneration von Knochengewebe durch Gentherapie: Neue Methode könnte auch mit anderen Geweben funktionieren

Regeneration von Knochengewebe durch Gentherapie: Neue Methode könnte auch mit anderen Geweben funktionieren
Regeneration von Knochengewebe durch Gentherapie: Neue Methode könnte auch mit anderen Geweben funktionieren
Anonim

Forscher am Royal College of Surgeons in Irland (RCSI) haben eine neue Methode zur Reparatur von Knochen mit synthetischem Knochenersatzmaterial entwickelt, das in Kombination mit Gentherapie echtes Knochengewebe imitieren kann und das Potenzial hat, Knochen zu regenerieren Patienten, die aufgrund von Krankheit oder Trauma große Knochenbereiche verloren haben.

Die Forscher haben ein innovatives Gerüstmaterial (hergestellt aus Kollagen und nanoskaligen Hydroxylapatitpartikeln) entwickelt, das als Plattform dient, um körpereigene Zellen anzuziehen und Knochen im geschädigten Bereich mittels Gentherapie zu reparieren.Die Zellen werden dazu verleitet, knochenproduzierende Proteine, bekannt als BMPs, zu überproduzieren, was das Nachwachsen von gesundem Knochengewebe fördert. Dies ist das erste Mal, dass diese im eigenen Haus synthetisierten Nanopartikel auf diese Weise verwendet wurden, und die Methode hat das Potenzial, auf die Regeneration von Geweben in anderen Teilen des Körpers angewendet zu werden.

Professor Fergal O'Brien, leitender Prüfarzt des Projekts, erklärte: "Früher hatten sich synthetische Knochentransplantate als erfolgreich bei der Förderung des Wachstums von neuem Knochen erwiesen, indem das Gerüstmaterial mit knochenproduzierenden Proteinen infundiert wurde. Diese Proteine ​​​​sind bereits klinisch für Knochen zugelassen Reparatur beim Menschen, aber es bestehen Bedenken, dass die hohen Proteindosen, die bei klinischen Behandlungen erforderlich sind, möglicherweise negative Nebenwirkungen für den Patienten haben könnten, wie z. B. eine Erhöhung des Krebsrisikos. Andere bestehende Gentherapien verwenden virale Methoden, die ebenfalls Risiken bergen

"Indem der Körper dazu angeregt wird, das knochenproduzierende Protein selbst zu produzieren, können diese negativen Nebenwirkungen mit nicht-viralen Methoden vermieden werden und das Wachstum des Knochengewebes wird effizient und sicher gefördert", sagte Professor O'Brien.

Die Forschung ist das Ergebnis eines Gemeinschaftsprojekts, das zwischen der Tissue Engineering Research Group unter der Leitung von Professor Fergal O'Brien und Dr. Garry Duffy in der Abteilung für Anatomie, RCSI, durchgeführt wurde; Professor Kazuhisa Bessho, Kyoto University, Japan, und Dr. Glenn Dickson, Queen's University Belfast, Nordirland, und besteht aus einer multidisziplinären Forschungsarbeit von Zellbiologen, Klinikern und Ingenieuren. Die Ergebnisse dieser Studie wurden kürzlich in der Zeitschrift Advanced Materials mit Dr. Caroline Curtin, einer Postdoktorandin in der Abteilung für Anatomie, RCSI, als Erstautorin veröffentlicht.

Knochentransplantate stehen nach Bluttransfusionen an zweiter Stelle auf der Liste der transplantierten Materialien weltweit mit ungefähr 2,2 Millionen Eingriffen, die jährlich durchgeführt werden (1) mit geschätzten Kosten von 2,5 Milliarden $ pro Jahr(2) Gegenwärtig beinh alten die meisten dieser Verfahren entweder die Transplantation von Knochen aus einem anderen Körperteil des Patienten (Autotransplantat) oder von einem Spender (Allograft).Diese Verfahren sind jedoch mit einer Reihe von Risiken verbunden, wie z. B. Infektionen oder Knochenwachstum im Bereich der Transplantation. Daher gibt es einen großen potenziellen Markt für Knochenersatzmaterialien wie die innovativen Gerüste, die vom RCSI-Team und seinen Mitarbeitern entwickelt werden.

Während die in diesem Projekt entwickelten Biomaterialien zweifelsohne ein Potenzial für die Knochenreparatur haben und als überlegene Alternative zu bestehenden Knochentransplantationsbehandlungen fungieren können, kann diese Genabgabeplattform auch ein erhebliches Potenzial für die Regeneration anderer degenerierter oder kranker Menschen haben Gewebe im Körper, wenn sie mit verschiedenen therapeutischen Genen kombiniert werden. Dies ist derzeit ein Hauptschwerpunkt der laufenden Forschung in der Tissue Engineering Research Group, die ein besonderes Interesse daran hat, die Plattform zur Bereitstellung von Genen zu nutzen, die die Bildung von Blutgefäßen (unter Verwendung angiogener Gene) bei der Regeneration von Geweben fördern, die unter einer beeinträchtigten Blutversorgung leiden wie Herzwandgewebe, das nach einem Herzinfarkt geschädigt wurde.

(1) Lewandrowski KU, Gresser JD, Wise DL, Trantol DJ. Bioresorbierbare Knochenersatzmaterialien verschiedener Osteokonduktivitäten: eine histologische Bewertung der Osteointegration von Zementimplantaten auf Poly(propylenglykol-co-fumarsäure)-Basis bei Ratten. Biomaterialien 2000; 21:757-764.

(2) Desai BM (2007) Osteobiologika. Am J. Orthop (Belle Mead NJ) 2007; 36:8-11.

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