Die Stammzellmanipulation ist vielversprechend für die Knorpelerneuerung und Gelenkreparatur

Für Menschen mit einer Art von Kiefergelenkstörung, die aus einem Verlust von Knorpel resultiert, adressieren die einzigen verfügbaren Behandlungen Symptome, aber reparieren das beschädigte Gewebe nicht. Nun schlägt eine neue Studie von Mäusen vor, dass Stammzellen, die bereits im Kiefergelenk vorhanden sind, manipuliert werden könnten, um sie zu reparieren.
Die Forscher fanden heraus, dass Fibrocartillage-Stammzellen (blau) aus dem Kiefergelenk spontan Knorpel regenerierten (rot), wenn sie in eine lebende Maus transplantiert wurden.
Bildnachweis: Mildred C. Embree / Columbia University Medical Center

Die Studie, geführt von Columbia University Medical Center in New York, NY, ist in der Zeitschrift veröffentlicht Naturkommunikationen. Die Autoren beschreiben, wie die Manipulation von Stammzellen im Kiefergelenk (TMJ) von Mäusen mit Kiefergelenkdegeneration die Zellen dazu brachte, Knorpel im Gelenk zu reparieren.

Die Forscher fanden auch heraus, dass die Transplantation von nur einer einzigen TMJ-Stammzelle in eine Maus spontan Knorpel und Knochen erzeugte und sogar begann, eine Knochenmarknische zu bilden.

Führende und korrespondierende Autorin Mildred C. Embree, Assistenzprofessor für Zahnmedizin an der Columbia, sagt:

"Dies ist sehr aufregend für den Bereich, da Patienten, die Probleme mit ihren Kiefern und Kiefergelenk haben, in Bezug auf klinische Behandlungen sehr begrenzt sind."

Stammzellen - unreife Zellen, die das Potenzial haben, zu nahezu jeder Art von Gewebezellen zu reifen - sind vielversprechend für die regenerative Medizin, bei der fehlerhaftes, beschädigtes oder verletztes Gewebe repariert wird, indem neue Zellen zum Wachstum angeregt werden.

Alternative zur Stammzelltransplantation

Eine Möglichkeit, Gewebe zu regenerieren, besteht darin, Stammzellen in das betroffene Gebiet zu transplantieren. Wie die Autoren in ihrer Arbeit erklären, kann dieser Ansatz jedoch riskant sein - zum Beispiel könnten die Spenderzellen vom Immunsystem des Empfängers zurückgewiesen werden, Krankheitserreger einführen oder sogar Tumore verursachen.

Ein alternativer Ansatz, der diese Risiken vermeiden könnte, ist die Möglichkeit, dass Stammzellen, die bereits in dem betroffenen Bereich vorhanden sind, induziert werden könnten, um neue Zellen zur Reparatur des geschädigten Gewebes zu veranlassen.

Knorpel ist eine Art von Gewebe, das Knochen abpolstert und die Gelenke auskleidet, um eine reibungslose Bewegung ohne Beschädigung zu ermöglichen.

Innerhalb des TMJ ist der Knorpel von einem Typ, der Faserknorpel genannt wird. Diese Art findet sich auch im Kniemeniskus und den Bandscheiben zwischen den Wirbeln der Wirbelsäule.

Sobald es geschädigt ist - zum Beispiel durch Verletzungen oder Krankheiten - wächst der Faserknorpel nicht wieder oder heilt, mit dem Ergebnis, dass Menschen dauerhaft an Invalidität leiden.

Allein in den Vereinigten Staaten gibt es bis zu 10 Millionen Menschen - meist Frauen - mit Kiefergelenkerkrankungen. Kinder mit juveniler idiopathischer Arthritis können auch ein verkümmertes Kieferwachstum aufweisen, das nicht mit bestehenden Medikamenten behandelt werden kann. Die Forscher schlagen vor, dass ihre Ergebnisse zu neuen Behandlungen führen könnten, die diesen Gruppen helfen.

Wnt-Signale unterdrücken

In ihrer Studie zeigen Prof. Embree und seine Kollegen - darunter Jeremy Mao, der Edwin S. Robinson-Professor für Zahnmedizin (in der Orthopädischen Chirurgie) an der Columbia - erstmals, dass die "faserige oberflächliche Zone" im Kiefergelenk von Mäusen Fibroknorpelstiele beherbergt Zellen (FCSCs).

Sie entdeckten auch, dass ein einzelner FCSC, der in eine lebende Maus transplantiert wurde, nicht nur Knorpel und Knochen erzeugen, sondern auch die Mikroumgebung organisieren kann, um den Prozess zu unterstützen - ähnlich wie spezialisierte Nischen im Knochenmark.

Darüber hinaus zeigten die Forscher, dass sie FCSCs manipulieren können, um sich in die benötigten Zelltypen zu differenzieren, indem sie eine Art Zellsignal namens Wnt unterdrücken. Sie fanden heraus, dass überaktive Wnt-Signale die Stabilität von Faserknorpel stören und die Degeneration durch den Abbau von FCSCs fördern.

Die Ergebnisse könnten auch Wege zu neuen Behandlungen für die Reparatur von Faserknorpel in anderen Gelenken als dem Kiefergelenk eröffnen, einschließlich der Knie und Bandscheiben, wie Prof. Embree erklärt:

"Diese Arten von Knorpel haben unterschiedliche zelluläre Bestandteile, also müssten wir wirklich die molekularen Grundlagen untersuchen, wie diese Zellen reguliert werden."

"Die Implikationen dieser Ergebnisse sind breit, einschließlich für klinische Therapien. Sie legen nahe, dass molekulare Signale, die Stammzellen regieren, therapeutische Anwendungen für Knorpel- und Knochenregeneration haben können."

Prof. Jeremy Mao

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