Injizierbares Hydrogel verstärkt die Stammzelltherapie, um das Sehvermögen wiederherzustellen und Hirnschäden zu reparieren

Eine neue Studie zeigt, wie ein injizierbares "Hydrogel" die Stammzelltransplantation ankurbelt, um die Erholung des Gehirns nach einem Schlaganfall zu unterstützen, und dazu beigetragen hat, Blindheit bei Mäusen teilweise umzukehren.
Durch die Injektion von Hydrogel-eingekapselten Photorezeptorzellen (im Bild) in die Augen von blinden Mäusen konnten die Forscher die Sehkraft teilweise wiederherstellen.
Bildnachweis: Universität von Toronto

Die Studienleiter Molly Shoichet und Derek van der Kooy von der Universität Toronto in Kanada und Kollegen veröffentlichen ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Stammzellberichte.

Die Stammzelltherapie hat sich zu einem Schwerpunkt in der medizinischen Forschung - insbesondere der Geweberegeneration - entwickelt, vor allem weil Stammzellen die Fähigkeit besitzen, zu jedem anderen Zelltyp im Körper zu werden.

Im März zum Beispiel Medizinische Nachrichten heute berichteten über eine Studie, wie die Stammzellentherapie eines Tages zur Behandlung von Osteoarthritis eingesetzt werden könnte. Die Forscher dieser Studie verwandelten menschliche embryonale Stammzellen in Knorpelzellen, die beschädigten Knorpel nach der Transplantation in die Kniegelenke von Ratten erfolgreich reparierten.

Das Team der University of Toronto stellt jedoch fest, dass es bei der Stammzelltransplantation einige Probleme gibt. Sie erklären, dass, während Wissenschaftler erfolgreich Stammzellen in einer Laborschale züchten können, wenn sie nach der Transplantation in den Körper selbst verlassen werden, sterben Stammzellen oft oder finden es schwer, mit umgebendem Gewebe zu verschmelzen.

Die Forscher entwickelten zuvor ein injizierbares gelartiges Material oder "Hydrogel", um dieses Problem anzugehen. Das Hydrogel besteht aus zwei Verbindungen: Methylcellulose und Hyaluronan. Methylcellulose bildet ein Gel, um die Stammzellen während der Abgabe an die Transplantationsstelle zusammenzuhalten, während Hyaluronan arbeitet, um sicherzustellen, dass die Stammzellen überleben.

"Durch diese physische Mischung zweier Materialien erhalten wir das Beste aus beiden Welten", sagt Shoichet.

Für ihre Studie begann das Team zu testen, wie das Hydrogel der Stammzelltransplantation für durch Krankheit oder Verletzung verursachte Schäden an Nervenzellen nutzen kann.

Erkenntnisse bringen stammzellbasierte Therapie näher an die Realität heran

Zuerst haben die Forscher aus Stammzellen Fotorezeptoren - lichtempfindliche Zellen in der Netzhaut des Auges, die für das Sehen verantwortlich sind - gebildet, bevor sie diese in das Hydrogel eingekapselt und in die Augen von blinden Mäusen injiziert haben.

Die Forscher fanden heraus, dass die Injektion der Hydrogel-verkapselten Photorezeptoren erfolgreich etwa 15% ihrer Pupillenreaktion wiederherstellte, was bedeutet, dass ihr Sehvermögen teilweise wiederhergestellt wurde.

Als nächstes umhüllte das Team neurale Stamm- und Vorläuferzellen im Hydrogel und injizierte sie in die Gehirne von Mäusen, die aufgrund eines kürzlichen Schlaganfalls einen Hirnschaden hatten.

Innerhalb von Wochen zeigten die Mäuse Verbesserungen der motorischen Koordination, so die Forscher.

Sie planen nun zu testen, wie die in Hydrogel eingekapselten Nervenzellen Ratten mit Schlaganfall betreffen, und weisen darauf hin, dass Ratten größere Gehirne haben, die für Verhaltenstests besser geeignet sind.

Schoichet sagt zu ihren Befunden:

"Diese Studie geht noch einen Schritt weiter und zeigt, dass die Hydrogele mehr als nur Stammzellen zusammenhalten, sie fördern direkt das Überleben und die Integration von Stammzellen. Dies führt dazu, dass Stammzell-basierte Therapien der Realität näher kommen."

Das Team fügt hinzu, dass das Hydrogel die Wirksamkeit der Stammzelltransplantation sowohl in den Augen als auch im Gehirn - zwei getrennte Teile des Nervensystems - erhöht, da es das Potenzial hat, die Wirksamkeit einer solchen Therapie in einem breiten Körperbereich zu steigern Regionen.

Darüber hinaus sagen sie, dass sich das Hydrogel, sobald es die Stammzellen an den gewünschten Ort abgegeben hat, auflöst und der Körper es innerhalb weniger Wochen resorbiert.

Injizierbare Hydrogele können nicht nur für die Stammzelltherapie nützlich sein. Im Februar, Medizinische Nachrichten heute berichteten über eine Studie, die in. veröffentlicht wurde Naturkommunikationen, in denen Forscher die Schaffung eines injizierbaren Hydrogels aus polymerhaltigen Nanopartikeln und Zellulose entdeckten, das über lange Zeiträume hinweg mehrere Medikamente abgeben kann.

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