Implantierbares Mikrosystem zur Rückenmarksadaptation bei einer Behandlung der Querschnittlähmung - Teilvorhaben A: Chipentwicklung und klinische Validierung (Phase 2 des laufenden Projektes)

Status:

abgeschlossen 06/2014

Zielsetzung:

Ziel des Vorhabens war die Weiterentwicklung von biochemischen Methoden durch ein chirurgisches Verfahren der Adaptation der verletzten Rückenmarksstrukturen zu einem vollständigen Konzept für die Behandlung der Querschnittlähmung. Weiterhin war die Entwicklung und der Einsatz eines neuartigen mikromechanischen Systems (mMS), das durch den Einsatz von Unterdruck verletztes Rückenmarksgewebe wieder zusammenführt und über Mikrokanäle eine postoperative Versorgung ermöglicht, Ziel des Vorhabens.

Aktivitäten/Methoden:

Es wurden auf Grundlage mikrosystemtechnischer Verfahren Verbindungselemente hergestellt, welche aus Mikrostrukturen mit einer großen Anzahl paralleler Röhren sowie weiterer querverlaufender Kanäle bestehen. Es war eine Abformtechnik für bioresorbierbare Materialien zu entwickeln, die es erlaubt, eine formtreue Abformung der Mikrostrukturen zu erzielen. Systeme wurden in Größen für die Ratte, das Minischwein und den Menschen hergestellt.

Am Totaltranssektionsmodell der Ratte wurden Kombinationsbehandlungen mit dem mikromechanischen System, pharmakologischen Substanzen und der Applikation humaner Nabelschnur-Stammzellen untersucht. Es erfolgten Longitudinalstudien zum Regenerationsverhalten der Axone unter Anwendung immunhistochemischer und axonaler Tracingverfahren sowie lokomotorische Funktionstestungen (Offenfeld-Test). Darüber hinaus wurde in vivo der Abbau resorbierbarer Systeme erprobt. In einem Pilotprojekt wurde die Operationstechnik auf das dem Menschen wesentlich ähnlichere Modell des Minischweins übertragen. Es erfolgte bei einem Tier eine Operation mit Implantation eines mMS und anschließender Nachbehandlung des Tieres über zwei Wochen.

Ergebnisse:

Im abgeschlossenen Projektabschnitt konnten mehrere entscheidende Aspekte der angestrebten Therapie untersucht und erfolgreich getestet werden. Die drei Komponenten mMS, Chondroitinase ABC und humane somatische Stammzellen verbesserten signifikant die Lokomotion und das Durchwachsen neuronaler Zellen durch den Verletzungsbereich, wobei die Kombination aus mMS und humanen Stammzellen die besten Ergebnisse zeigte. Bioresorbierbare Systeme waren gut verträglich. Die erfolgreichen ersten Arbeiten am Modell des Minischweins ermöglichen einen nächsten Schritt in die Richtung einer klinischen Anwendung. Der Bezug des Forschungsvorhabens zur DGUV hat sich durch die bisherigen Ergebnisse bestätigt und vertieft. Eine zukünftige klinische Anwendung wird, im Sinne der Behandlung mit allen geeigneten Mitteln zur Verminderung der Unfallfolgen für die verletzte Person, finanzielle Entlastungen der Berufsgenossenschaften ermöglichen. Die Unterstützung einer forcierten Entwicklung neuer Behandlungsmethoden für die schwerwiegende Unfallverletzung der Querschnittlähmung ist von Bedeutung für die Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung, insbesondere, da die berufsgenossenschaftlichen Kliniken die wesentliche Stütze der Behandlung Querschnittgelähmter in Deutschland bilden.

Stand: