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Samstag, 21. April 2018

 
Prof. Dr. Hans-Jörg Meisel
Prof. Dr. Hans-Jörg Meisel

2010: Hoffnung auf Tissue Engineering

Frische Zellen für verschleißende Bandscheiben. Ein Interview mit Prof. Dr. Hans-Jörg Meisel.

Bandscheibenerkrankungen und -vorfälle sind nicht nur schmerzhaft, sondern schränken in der Regel anschließend auch die Beweglichkeit ein. Jeder 60. Versicherte in Deutschland wird aufgrund von Bandscheibenleiden sogar zeitweise oder dauerhaft arbeitsunfähig. Diese Patienten so zu behandeln, dass sie möglichst schmerzfrei und beweglich werden, ist Prof. Dr. med. Hans-Jörg Meisel, Chefarzt der Klinik für Neurochirurgie der Berufsgenossenschaftliche Kliniken Bergmannstrost in Halle/Saale ein wichtiges Anliegen. Daher ist er maßgeblich an der Entwicklung eines neuen Therapieverfahrens beteiligt, bei dem die Bandscheibe mithilfe von körpereigenem Gewebe regeneriert werden kann. Im Interview mit "Die Stammzelle" stellt Prof. Dr. Meisel diese zukunftsweisende Methode des Tissue Engineerings vor und erläutert, für wen sie infrage kommt.

Interview

Die Stammzelle: Wie kommt es, dass Patienten, die einen Bandscheibenvorfall erleiden, so im Fokus der regenerativen Medizin stehen?

Prof. Dr. Meisel: Die Bandscheibe, die Zwischenwirbelscheibe im menschlichen Körper, ist die größte avaskuläre Struktur im menschlichen Organismus, die eine komplexe biomechanische Aufgabe als Bewegungs- und Pufferorgan zwischen den Wirbelkörpern löst. Je älter man wird, desto mehr verändert sie sich. Ein weiterer Grund für den Verschleiß ist der aufrechte Gang.

Die Stammzelle: Was hat Sie als Neurochirurg bewogen, bei Bandscheibenbehandlungen regenerative Aspekte einzubeziehen?

Prof. Dr. Meisel: Eine traditionelle Aufgabe innerhalb der Neurochirurgie ist es, operative Verfahren zu entwickeln und anzuwenden, die sich mit der Kompression von Nervengewebe beschäftigt. Dabei sehen wir den Bandscheibenvorfall als eine der wesentlichen Ursachen für eine Nervenkompression an, die behoben werden muss.

Die Stammzelle: Reparatur bedeutet also Dekompression?

Prof. Dr. Meisel: Ja. In der neurochirurgischen Versorgung von Bandscheibenvorfällen wird beim klassischen Bandscheibenvorfall im Lendenwirbelsäulenbereich – der dort in etwa 90 Prozent der Fälle zwischen den Bewegungssegmenten LWK4/LWK5 und LWK5/SWK1 auftritt – das Bandscheibengewebe entfernt, das den Spinalnerv komprimiert. Der Nerv wird auf diese Weise dekomprimiert, allerdings kann die vollständige Pufferfunktion der Bandscheibe so nicht wiederhergestellt werden. Es wird sozusagen Gewebe entfernt und auf die Restfunktionalität des verbleibenden Gewebes gezählt, ohne dass eine Art von Reparatur angestrebt wird.

Dieses Vorgehen haben wir mit unserem Ansatz der Bandscheibenreparatur deutlich verändern wollen. Die zentrale Überlegung lautet: Wenn Puffergewebe entfernt und nicht wieder ersetzt wird, kann der volle Umfang an Bewegungsausmaß im einzelnen Bewegungssegment nicht gewährleistet werden. Außerdem kommt es zu einer Höhenminderung im Bereich der Bandscheibe, die, so weiß man, zu einer Verstärkung der Degeneration und damit auch zu einer größeren Unbeweglichkeit innerhalb der Lendenwirbelsäule führt.

Die Stammzelle: Wann haben Sie erstmalig über die Möglichkeit einer Reparatur an der Bandscheibe nachgedacht und wie ist es dazu gekommen, dass dieses Projekt doch relativ zügig eine klinische Anwendung nach sich gezogen hat?

Prof. Dr. Meisel: Über die Bandscheibenreparatur wird seit 1995 nachgedacht – begonnen haben wir damit in unserer Arbeitsgruppe an der Freien Universität Berlin, wo wir in der Klinik für Neurochirurgie jährlich ca. 600 Bandscheibenvorfälle operiert haben. Die sehr unterschiedlichen Degenerationsstadien, die man dort klinisch betrachten und beurteilen konnte, haben dazu geführt, dass wir besonders bei jungen aktiven Menschen ohne größere Degenerationszeichen, die trotzdem einen Bandscheibenvorfall hatten, überlegten, wie wir die Bandscheiben regenerieren könnten.

Wir sind also von einer recht klinischen Fragestellung ausgegangen, ohne dass wir uns zum damaligen Zeitpunkt eine zelluläre Antwort haben vorstellen können. Alle Ersatzmaterialien, die wir im Laufe der Jahre untersucht haben und die keine zellulären Komponente enthielten, konnten aber den schwierigen biomechanischen Anforderungen nicht standhalten. Sie wurden aus der Bandscheibe wieder ausgepresst, wenn wir sie als einen Ersatzpuffer injiziert hatten. 1995 hatte ich erstmalig Kontakt mit dem Berliner Start-up Unternehmen Co.don, das im Bereich des Knieknorpels eine sehr interessante autologe Transplantation entwickelt hatte, und wir haben über das Problem Bandscheibe diskutiert. Erste Untersuchungen, die wir gemeinsam unternommen haben, haben uns gezeigt, dass es unabhängig vom Bandscheibenalter möglich war, Knorpelgewebe aus dem Bandscheibenring und aus dem Bandscheibenzentrum den Anulus und den Nucleus rauszulösen. Dieses Gewebe wurde in autologem Serum anzuzüchten, ohne dass phänotypische Unterschiede bei der Zellzüchtung auftraten. Daraus haben wir die Arbeitshypothese entwickelt, dass Knorpelzellen aus Anulus und Nucleus gezüchtet werden können. Für eine klinische Anwendung haben wir gefordert, dass nach einer Zeit der Abheilung die Bandscheibe als "dicht" zu bezeichnen ist. Dazu haben wir einen Druckvolumentest angewendet, der uns dies bestätigt hat und haben sozusagen ausgenutzt, dass das Organ Bandscheibe wie ein Bioreaktor innerhalb des Körpers arbeitet – einerseits avaskulär, andererseits durch osmotische Regulation funktionierend. Um eine Transplantation per Injektion zu positionieren, die sich in das umliegende Gewebe einfügt, die Zellen sozusagen andocken lässt und extrazelluläre Matrix an dieser Stelle produziert, war ebenfalls die Abdichtung in der Bandscheibe Voraussetzung.

Wir haben zunächst eine präklinische Versuchsreihe an der Emory University in Atlanta durchgeführt, bei der wir einigen zwei Jahre alten Hunden Bandscheibengewebe entnahmen. Das Ziel war, zum einen eine Degeneration der Bandscheibe, wie bei einem Bandscheibenvorfall, zu provozieren und zum anderen die Zellen heranzuzüchten und wieder in den Körper zurückzubringen. In diesen Versuchen konnten wir sehr erfolgreich zeigen, dass die Bandscheibe nach der Entfernung von Bandscheibenmaterial gut verheilte und keine Öffnungen im Bereich des Anulus nach außen zurückblieben. Wir konnten eine Zelltransplantation in Kochsalzlösung durchführen, die in der Lage war, die Bandscheibe zu regenerieren. Dieser erste Hundeversuch zeigte sogar, dass nach etwa einem Jahr die Bandscheibenhöhe statistisch signifikant beeinflusst werden konnte – im Vergleich zur nur teilentfernten Bandscheibe. Dies ist übrigens eine Erfahrung, die wir beim Menschen in dieser Form bislang nicht machen konnten. Sicherlich ist sie auch abhängig vom verwendeten Trägermaterial.

Die Stammzelle: Wie kam es dann zur Möglichkeit einer klinischen Anwendung?

Prof. Dr. Meisel: Die Firma Co.don erhielt bereits 1997 eine Herstellungserlaubnis für ein Bandscheibenpräparat. Auf diese Weise wurde es uns möglich, nach einer Pilotserie mit 15 Patienten, die wir im Januar 2000 begannen, ab 2002 eine klinische Studie durchzuführen. Wir nannten sie EuroDISC, da mehrere europäische Länder beteiligt waren und sie wird in ihrem Langzeit-Follow up wahrscheinlich in diesem Jahr beendet.

Die Stammzelle: Gab es Bedenken im Hinblick auf eine so schnelle klinische Anwendung in einer ausgedehnten europäischen Studie?

Prof. Dr. Meisel: Das ist ein heikles Thema. Wir waren in der Tat die erste Arbeitsgruppe weltweit, die eine klinische Anwendung durchführte, und dies hat uns die typischen Probleme des Wegbereitens eingetragen: Wir stießen – auch wissenschaftlich gesehen – vielerorts auf Unverständnis, da der Degenerationsprozess an der Bandscheibe noch nicht vollständig erforscht ist. Hinzu kommt, dass seit langer Zeit über das Entstehen von Degenerationen diskutiert wird, die vielfältige Ursachen wie genetische Faktoren, Alterung, Ernährung und bestimmte entzündliche Vorgänge an der Bandscheibe haben. Wir haben die zelluläre Therapie sicherlich sehr frühzeitig bei Patienten angewandt und mussten eine große Überzeugungsarbeit innerhalb unserer eigenen Community leisten, um auch andere Ärzte von diesem Vorgehen zu überzeugen. Es war uns wichtig, ihnen zu zeigen, dass zelluläre Reparatur in dieser Region überhaupt möglich ist.

Die Stammzelle: Wie hat dann eine solche Studie trotzdem erfolgreich durchgeführt werden können?

Prof. Dr. Meisel: Die Antwort ist recht einfach: Weil wir uns von Anfang an auf eine sehr einfache klinische Fragestellung konzentriert haben – nämlich auf die Bandscheibenreparatur nach Entfernung von Anteilen der Bandscheibe. Uns ging es nicht um eine generelle Degeneration der Wirbelsäule, sondern nur um eine postoperative Anwendung, die zur Voraussetzung macht, dass bei dem Patienten bereits durch einen mikrochirurgischen Eingriff Bandscheibengewebe gewonnen werden musste. Diese strikte Konzentration auf eine medizinische Indikation hat es erlaubt, dass die Übertragung von Forschungsergebnissen in die Praxis recht schnell vonstatten gehen konnte. So konnte die klinische Studie eine Verbesserung der Lebensqualität und Verringerung der Schmerzen belegen.

Die Stammzelle: Wo liegen Ihrer Meinung nach die kritischen Punkte dieser frühen klinischen Erfahrung?

Prof. Dr. Meisel: Eine frühere Transplantation in den klinischen Bereichen hat sicherlich immer mit den Erschwernissen zu kämpfen, die einerseits aus der nicht vollständigen Erforschung des Degenerationsablaufes herrühren, der nach Trauma oder Degeneration erfolgen kann. Andererseits sind es regulatorische Hindernisse, die es unmöglich machen, neue Ergebnisse –etwa aus der Erforschung der Trägermaterialien und deren Anwendung –mit einzuschließen. Mit anderen Worten: Wir waren angewiesen auf ein seit zehn Jahren bestehendes Konzept und konnten beispielsweise keine neuen Trägermaterialien nutzen, die visköser und besser für den Bandscheibeninnenraum geeignet gewesen wären.

Die Stammzelle: Was haben die Forschungsergebnisse der EuroDISC Studie gezeigt?

Prof. Dr. Meisel: EuroDISC hat gezeigt, dass der Degenerationsverlauf nach Bandscheibenoperation beim Menschen gemessen am Schmerz und körperlichen Fähigkeiten sich deutlich verlangsamt. Wir haben über zwei Jahre Ergebnisse erhoben, die deutlich zeigen, dass die transplantierte Gruppe beweglicher war und weniger unter Schmerz litt.

Die Stammzelle: Wie viele Bandscheibentransplantationen haben Sie an Ihrer Klinik in dieser Methode bislang durchgeführt?

Prof. Dr. Meisel: Wir haben insgesamt in den letzten zehn Jahren etwa 250 Transplantationen durchgeführt, weltweit wurde diese Methode bei ungefähr 1200 Fällen angewendet.

Die Stammzelle: Also insgesamt eine erfolgreiche Übertragung von Forschungsergebnissen in die Praxis?

Prof. Dr. Meisel: Ja, unter den möglichen Bedingungen sicherlich sehr erfolgreich. Wir haben ein Verfahren entwickelt, welches wir im Augenblick unseren Bandscheibenpatienten, bei denen eine solche Transplantation sinnvoll erscheint, anbieten.

Die Stammzelle: Bei wie viel Prozent der Patienten, die Sie an der Bandscheibe operieren, ist die Methode einsetzbar?

Prof. Dr. Meisel: Etwa zehn Prozent der Patienten mit Degenerationsstadien im unteren Wirbelsäulenbereich kommen für diese Transplantation infrage. Bei ihnen sind die Voraussetzungen für ein gutes Ergebnis gegeben.

Die Stammzelle: Wie sieht die weitere Entwicklung - insbesondere im Zusammenhang mit Stammzellen – in diesem Bereich aus?

Prof. Dr. Meisel: Zunächst werden die herkömmlichen Verfahren verbessert und neue Generationen an Trägermaterialien werden verwendet. In Kürze beginnen wir eine Phase II-Studie, bei der wir ein neues Trägermaterial verwenden und im gleichen klinischen Bereich die Anwendung suchen. In unserem Translationszentrum für Regenerative Medizin in Leipzig haben wir uns darauf konzentriert, neue Trägermaterialien zu erforschen, die es ermöglichen, bei unserem Verfahren nicht nur Knorpelzellen, sondern auch andere Zellen wie mesenchymale Stammzellen zu verwenden.

Die Stammzelle: Aus denen von Ihnen publiziertem Material geht hervor, dass Sie dies bereits am Hundemodell vollzogen haben.

Prof. Dr. Meisel: Ja, wir haben mesenchymale Stammzellen aus Fettgewebe gewonnen. Allerdings nach einem Verfahren, welches auch andere Zellen mit einbezieht.

Die Stammzelle: Folgen Sie bei diesem Projekt erneut einem klinischen Konstellationsaspekt oder stehen eher grundsätzliche präklinische Fragestellungen im Vordergrund?

Prof. Dr. Meisel: Eine potentielle Therapie mit mesenchymale Stammzellen bildet den Vorteil, dass kein Bandscheibenknorpel gewonnen werden muss, also keine Degeneration der Bandscheiben provoziert wird, um eine Regeneration der Bandscheibe hervorzurufen. Damit können nicht nur Bandscheibenvorfälle therapeutisch angegangen werden, sondern auch Degenerationen an der Bandscheibe, die bei den meisten Individuen auftreten. Ein sehr interessanter Ansatz, der auch das Indikationsspektrum vollständig verändert.

Die Stammzelle: Wie schnell wird eine Übertragung in klinische Studien möglich sein?

Prof. Dr. Meisel: Wir haben bereits eine klinische Studie beantragt, die zunächst von ihren Zielkriterien sehr an die EuroDISC Studie angepasst sein wird. Im Jahr 2011 soll sie mit einer Pilotphase beginnen.

Die Stammzelle: Wie gestaltet sich die zukünftige Forschung und wie werden Ihrer Meinung nach die Schwerpunkte in der Knorpelforschung aussehen?

Prof. Dr. Meisel: Im Fokus steht, wie bereits erwähnt, die Verbesserung der Trägermaterialien sowohl für Knorpel- als auch für Stammzellen. Darüber hinaus glaube ich, dass die Rückführung von Zellen in ihren Urzustand es in Zukunft ermöglichen wird, dass wir uns bei der Zellgewinnung auf sehr einfach zu erreichende Zellen konzentrieren werden, um einen Eingriff möglichst minimal-invasiv gestalten zu können. Ich denke dabei zum Beispiel an Hautzellen. Sicher wird auch in Zukunft ganz besonders die Frage diskutiert werden müssen, ob es nötig sein wird, rein autologe Verfahren zu entwickeln oder ob nicht doch vorbereite allogene Transplantate, die ohne Wartezeiten verfügbar wären, gleiche Wirkungen erzielen können.

 

Die Stammzelle: Herr Prof. Dr. Meisel, wir danken Ihnen für dieses Gespräch.

 

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