Um der steigenden Lebenserwartung gerecht zu werden,
widmen sich die Orthopäden zunehmend der dauerhaften biologischen Regeneration durch autologe Zellen.
Auch wenn Roboterchirurgie und Navigationssysteme beim Hüft- und Kniegelenksersatz eine höhere Positionsgenauigkeit als die Hand des Chirurgen bieten – langfristig streben Orthopäden und Unfallchirurgen anstelle der Reparatur eine Regeneration der Defekte mit autologem Gewebe an. Mit Hilfe der Roboterchirurgie gelingt es heute, bei Endoprothesen eine Kontaktfläche von 95 bis 96 Prozent herzustellen; bei der Anpassung per Hand liegt der entsprechende Wert zwischen 50 und 60 Prozent. Ob sich diese Verbesserung auf die langfristigen Erfolge auswirke, müsse jedoch noch geklärt werden, betonte Prof. Joachim Hassenpflug (Kiel) anlässlich des Kongresses der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie in Wiesbaden.
Die OP-Technik ist nur ein Glied in der Kette der Variablen – Material, Biomechanik, Verankerung und Design determinieren den langfristigen Erfolg ebenso mit. Trotz dieser Vorbehalte prognostizierte der Referent eine Erweiterung der Roboterchirurgie auf zahlreichen Gebieten neben der Hüft- und Knie-Endoprothetik, etwa den Einsatz bei Stellungskorrekturen an Knie und Hüfte, bei der Ausräumung von Karzinomen, beim Kreuzband-Ersatz und in der Neurochirurgie.
Die Gentherapie steckt in der Orthopädie noch in den Kinderschuhen, trotzdem setzt Prof. Fritz Niethard (Münster) als Tagungspräsident große Hoffnungen in diese potenzielle Behandlungsform. Als „Nebenprodukt“ der Forschungen auf diesem Gebiet wurde bereits der negative Einfluss von Interleukin-1 (IL-1) und Tumornekrosefaktor alpha (TNFa) bei Entstehung und Unterhaltung entzündlicher rheumatischer Prozesse und den daraus folgenden degenerativen Läsionen mit Knorpelzerstörung entdeckt; biotechnologisch hergestellte Antagonisten dieser Botenstoffe werden inzwischen bereits klinisch eingesetzt, um die Beschwerden zu lindern.
Die Forschungen zielen jedoch auf therapeutische Ansätze ab, die in früheren Stadien greifen und der Knorpel- und Knochenzerstörung entgegenwirken: Denn angesichts von über zehn Millionen degenerativen Erkrankungen des Bewegungsapparates und über 16 Millionen Arbeitsunfähigkeitstagen verursachen orthopädische Erkrankungen die meisten Kosten im Gesundheitswesen.
Genfähren in Knorpelzellen
Um in Gelenken die Degeneration aufzuhalten und Entzündungen entgegenzuwirken, wollen die Wissenschaftler Gene gegen knorpelabbauende Enzyme und Entzündungsmediatoren via Genfähren in entnommene, autologe Knorpelzellen einbringen; die gentechnisch veränderten Zellen werden dann ins Gelenk zurückgeführt, siedeln sich auch an ihrem „angestammten Platz“ wieder an und unterbinden – wenn alles geklappt hat – durch die Produktion der Antagonisten an Ort und Stelle das Fortschreiten der chondralen Läsion und regen das Knorpelwachstum an. Da die eingeführten Gene nicht fest im Genom der Zellen verankert sind und über kurz oder lang verlustig gehen, wird diese Behandlung in bestimmten Abständen wiederholt werden müssen.
Kritisch werten einige Orthopäden das Angebot bestimmter Unternehmen, Knorpelzellen aus Eingriffen am Knie für eine später mögliche Verwendung einzufrieren: Die Knorpelzellen verlieren ganz erheblich an Aktivität durch eine Kryokonservierung – und mit Blick auf ein US-Unternehmen wird das Bild noch düsterer; 90 Prozent der Zellen sind abgestorben, wenn sie jenseits des Atlantiks ankommen.
Bereits präklinisch getestet wird der Transfer „regenerativer“ Gene für die Wirbelsäule sowie die schnellere Knochenheilung durch Einbringen von Wachstumsfaktoren in den Frakturspalt. Auch in Ligamentzellen lassen sich Gene einschleusen, sodass in Zukunft eventuell eine Regeneration des Kreuzbandes möglich wird.
Um der steigenden Lebenserwartung und dem Anspruch an hohe körperliche Leistungsfähigkeit bis ins hohe Alter gerecht zu werden, widmen sich auch die Orthopäden zunehmend der dauerhaften biologischen Regeneration durch autologe Zellen – in Kombination mit resorbierbaren Biomaterialien als Platzhalter. In der Forschung werden Polymere und Kollagengerüste als geeignete 3-D-Träger untersucht; in Zellkulturen die idealen Bedingungen für die Produktion erwünschter Botenstoffe getestet. Bereits klinisch eingesetzt werden resorbierbare Meniskus-Implantate als „Leitschiene“ für die Einwanderung körpereigener Zellen; die Erfahrungen bei weltweit etwa 200 Patienten sind nach Angaben von Dr. Christoph Erggelet (Freiburg) ermutigend.
Anders als bei Meniskuszellen befindet sich die Züchtung von Knochenfragmenten noch im Laborbereich – gesucht werden hier geeignete Zusätze zur Anregung der Knochenregeneration. Muskelzellen lassen sich derzeit noch nicht züchten, dafür sind tierexperimentelle Studien zur Kultivierung von Bandscheibenzellen angelaufen, die hoffentlich – nach Replantation – die Mobilität der Wirbelsäule sichern.
Insgesamt steht damit auch das tissue engineering in der Orthopädie erst am Anfang. Dies ist prinzipiell aufwendiger als die konventionelle Reparatur, geht mit längerer Arbeitsunfähigkeit einher. Dafür entfallen die nicht selten erforderlichen Mehrfachbehandlungen. Auf Jahre gesehen sei die Lebensqualität höher und langfristig ein volkswirtschaftlicher Nutzen zu erwarten, so der Referent. Dr. Renate Leinmüller
Weiterführende Links:
Deutsche Gesellschaft für Orthopädie e.V.