Tissue engineering. Auf dem Weg zum Ersatzteillager Mensch? Status und Perspektiven des. Tissue engineering. Dr. Cornelia Kasper

Transkript

1 Auf dem Weg zum Ersatzteillager Mensch? Status und Perspektiven des Tissue engineering

2 Definition und Prinzip Status/Beispiele Entwicklungen am TCI Perspektiven

3 Zukunftstechnologie Ersaztteilzüchtung Organe aus dem Reagenzglas Turning blood into brain Organ-Designer im Labor Scientists find way to fix broken hearts Organe von der Stange High Tech Körper Haut aus der Tube

4 Medizinische Biotechnologie Proteine und Impfstoffe für Diagnostik und Prophylaxe Antikörper und rekombinante Proteine für die Therapie Tissue engineering Gentherapie

5 Der Begriff Tissue engineering wurde offiziell auf einem Workshop der National Science Foundation 1988 eingeführt Definition...the application of principles and methods of engineering and life sciences toward fundamental understanding of structurefunction relationship in normal and pathological mammalian tissues and the development of biological substitutes to restore, remain or improve tissue function.

6 Tissue engineering Ziel: in vitro Generation von vitalem autologen Gewebe zur Rekonstruktion geschädigtem Gewebes, zur Erhaltung oder Verbesserung der Funktion geschädigter oder erkrankter Organe

7 Methodik Tissue engineering in vitro Kultivierung von autologen Zellen auf organischen, natürlichen oder synthetischen Matrices in vitro Kultivierung von autologen Zellen auf xenogenen Matrices Gewebezüchtung aus embryonalen Stammzellen

8 Prinzip des Tissue engineering

9 Strategien Zellinjektion (Zelltherapie) geschlossenes extracorporales System offenes System - biodegradables Polymergerüst

10 Zellinjektion Hautzellen werden mit einer Art Gewebekleber (Fibrin) direkt in die Wunde gegeben (Haut aus der Tube) Autologe Chondrocyten Transplantation ACT Direkte Transplantation von Knorpelzellen z.b. bei Bandscheibenoder Meniskusschäden

11 Extracorporales System Leberzellen aus Schwein oder Schaf übernehmen in dem System die Entgiftungsfunktion Künstliche Leber

12 Offene Systeme Knorpel Herzklappen Blutgefäße

13 Knorpel Knorpelzellen auf Kollagenmatrices Rekonstruktion einer Ohrmuschel

14 Herzklappe (Gerüst von Rind oder Schwein) Blutgefäße

15 Probleme Differenzierung der Zellen Optimierung von Medium und Zusatzstoffen (z.b. Wachstumsfaktoren, Serumersatz) 3 D Strukturausbildung und Blutversorgung der Gewebe/Organkonstrukte Physiologische Konditionierung

16 Wo ist der Bezug zur Technischen Chemie? DFG-Forschergruppe Polysialinsäure als Matrix für Zellwachstum (am Bsp. Nervenzellen) Hier enge Kooperation mit: OC - Prof. Kirschning/Dr. Dräger AC Prof. Behrens Einsatz von Kollagenmatrices zur Züchtung von Knorpelzellen Keramische Trägermaterialien zur Knochenzüchtung Entwicklung eines Bioreaktors zur Kultivierung von 3 D Strukturen

17 Knorpelzellen in Kultur auf Kollagenmatrix

18 Strategischer Ansatz zur Herstellung funktionalisierter Trägermaterialien TCP Sponceram 1 cm Mineralisches Trägermaterial Polymer Keramische Trägermaterialien zur Knochenzüchtung Wachstumsfaktor (BMP-2) Unspezifische Liganden (Lysin-Derivate) Biospezifische Liganden (RGD-Peptide)

19 Knochenzellen auf/in der keramischen Trägerstruktur A B

20 Biostat RBS

21 Tissue engineering MHH, Unfallchirurgie Prof Martijn van Griensven

22 Adulte autologe Zellen Pro: keine immunologische Abstoßung sicherste Methodik Contra: - begrenzte Verfügbarkeit - Erhaltung der Differenzierung? Quo vadis? Embryonale Zellen Pro: - universell einsetzbar Contra: allogen immunologische, virale und ethische/moralische sowie rechtliche Probleme

23 Matrix Pro: Zahlreiche natürliche und synthetische scaffolds im Einsatz Contra: Zusammensetzung und Struktur? Biokompatibilität? Abbaubarkeit? toxische Hydrolyseprodukte unphysiologische Wirkung Quo vadis?

24 Bioreaktoren Pro: Zahlreiche Entwicklungen Contra: Mechanische Stimulation? Gewährleistung optimaler Versorgung der Zellen/Gewebe Quo vadis?

25 Lucas Cranach d. Ä. 1546: Jungbrunnen