VascuBone – Ein Baukasten für maßgeschneiderte vaskularisierte Knochenimplantate

Fraunhofer IGB Presseinformation / 1.6.2015

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Zellen auf Calziumphoshat: Zellskelett (rot), Zellverbindungen (grün), Zellkerne (blau).

Erfolgreicher Abschluss des vom Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB koordinierten EU-Projekts VascuBone. Im Würzburger Congress Centrum trafen sich Ende März die Beteiligten des internationalen Forschungskonsortiums, um die Ergebnisse aus fünf Jahren Projektarbeit zu besprechen. Im Mittelpunkt stand dabei die neu entwickelte VascuBone-»Toolbox«, die neuartige, individualisierte Knochenimplantate ermöglicht.

Am 30. und 31. März 2015 fand das Abschlusstreffen des EU-Projekts VascuBone im Congress Centrum Würzburg statt. Ziel des Forschungsprojekts war es, Knochenimplante so zu verbessern, dass sie das Risiko der Abstoßung verringern, die körpereigenen Regenerationskräfte unterstützen und neues Knochenwachstum anregen. Zum Ende der über fünfjährigen Förderphase trafen sich nun das internationale Konsortium sowie geladene Gäste, um gemeinsam die anfänglichen Ziele den Ergebnissen gegenüberzustellen.

Als Ergebnis der mehrjährigen Forschungsarbeit wurde dabei die VascuBone-»Toolbox« präsentiert – eine Art Baukasten für die Knochenregeneration. Diese liefert die verschiedenen Komponenten für ein maßgeschneidertes Knochenimplantat, das die körpereigenen Selbstheilungskräfte unterstützt, wenn diese bei schwerwiegenden Verletzungen nicht zur Regeneration ausreichen. Bisher setzen Chirurgen den Patienten entweder Metallimplantate oder körpereigenes Gewebe aus dem Beckenknochen ein. »Beides hat Nachteile: Das Metall bleibt ein Fremdkörper, an dessen Oberfläche sich kein neuer Knochen bildet. Das Material aus dem Beckenknochen wäre eigentlich ideal, doch man kann hier nur eine sehr begrenzte Menge entnehmen«, erklärt die VascuBone-Projektkoordinatorin Heike Walles. Die Biologin ist Professorin für Tissue Engineering und Regenerative Medizin in der Würzburger Universitätsklinik und Leiterin des Translationszentrums »Regenerative Therapien für Krebs und Muskuloskelettale Erkrankungen« des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB am Standort Würzburg.

Um eine alternative Lösung zu finden und bessere Knochenimplantate zu ermöglichen, arbeiteten im Rahmen des VascuBone-Projekts 19 Partner aus vier Ländern zusammen. Die neu entwickelte Toolbox ermöglicht es nun, passgenaue vaskularisierte Knochenimplantate herzustellen, mit denen sich sowohl kleinere Defekte als auch schwere Verletzungen angemessen behandeln lassen. Sie basiert auf drei unterschiedlichen Bestandteilen. Die Grundlage des Baukastens ist ein neuartiges Material, ein diamantbeschichtetes, großporiges Keramikgranulat. Da dieses vom menschlichen Organismus gut aufgenommen wird, kann es problemlos in das Knochengewebe eingesetzt werden. Darüber hinaus ist es bioverträglich und steigert das Wachstum der Knochenzellen. Die zweite Komponente besteht aus Proteinen, die aus dem Blut des Patienten gewonnenen werden und das Knochenwachstum fördern. Den finalen Bestandteil bilden Zellen aus dem Blut oder Rückenmark des Patienten, die bewirken, dass das Implantat nicht abgestoßen wird.

Bereits in vorklinischen Studien bewiesen die Forscher des Projekts, dass die Knochenimplantate das Wachstum von Tumoren nicht beschleunigen. Verschiedene Tests zeigen außerdem, dass sie sich auch dazu eignen, altersschwache Knochen wiederherzustellen. Jetzt müssen nur noch die klinischen Studien absolviert werden, damit die Anwendung der Implantate an Patienten in einigen Jahren erfolgen kann.

Beim Abschlusstreffen fassten die Projektbeteiligten die wissenschaftlichen Erkenntnisse in Bezug auf die Implantat-Konstruktion sowie die individuelle Funktionalisierung mit körpereigenen Zellen und Proteinen zusammen. Im Anschluss wurden die umgesetzten Maßnahmen zur Qualitätskontrolle sowie die begleitenden Studien und Tests vorgestellt. Der erste Tag schloss daraufhin mit einer Zusammenfassung der Projektergebnisse und deren Bewertung. Am zweiten Tag ging es um die Zukunftsperspektiven in der Forschung. Die Relevanz des Tissue Engineering wurde dabei sowohl aus industrieller Sicht als auch aus dem Blickwinkel der wissenschaftlichen Arbeit beleuchtet.

Die Forschungsarbeiten wurden gemäß der Finanzhilfevereinbarung Nr. 242175 im Zuge des Siebten Rahmenprogramms der Europäischen Union gefördert.