Stuttgart - Im Laufe eines Lebens muss ein Knorpel einiges an Schlägen, Stößen und Reibereien wegstecken. Das Knorpelgewebe federt die Belastungen ab und bewirkt, dass sich die Gelenke reibungsarm und schmerzfrei bewegen lassen. Doch trotz aller Schwerstarbeit ist der Knorpel ein Sensibelchen. Einmal verletzt, kann er sich nur schlecht regenerieren. Mehr noch: die anfänglichen Schäden lösen oft eine Kette von Reaktionen aus, die einen weiteren Abbau des Gewebes nach sich ziehen.

Einerseits sollte ein Knorpelschaden also so früh wie möglich behandelt werden. Andererseits erfordert ein tatsächliches Wiederherstellen abgenutzten Knorpelgewebes einen operativen Eingriff - der wie jede Operation gewisse Risiken birgt. Die Esslinger Firma Amedrix stellt hochreine Kollagenimplantate her, die in den Knien oder Hüftgelenken nach einer Operation das Wachstum neuen Knorpelgewebes anregen können. Diese Behandlungsmethode macht Knorpeloperationen weniger riskant - und kann, ersten Studienergebnissen zufolge, die Chancen auf einen nachhaltig regenerierten Knorpel erhöhen.

Zwar lassen sich Gelenkschmerzen bei einem Knorpelschaden auch ohne Operation lindern, beispielsweise durch das Einspritzen von Hyaluronsäure. Zum Wiederaufbau degenerierter Knorpelmasse trägt das allerdings nicht bei. Um das Problem längerfristig in den Griff zu bekommen, ist meist ein Eingriff nötig; so führt etwa das Abhobeln eines aufgerauten Knorpels dazu, dass die Gelenkbewegungen wieder reibungslos ablaufen und keine Schmerzen verursachen. Allerdings ist das eine Lösung mit Verfallsdatum, denn hier werden nur die Symptome behandelt. Um nachhalti­gere Ergebnisse zu erzielen, muss neues Knorpelgewebe im Gelenk aufgebaut werden - ein schwieriges Unterfangen.

Tricks, Knorpel wachsen zu lassen

Die Knorpelzellen, sogenannte Chondrozyten, sitzen fest eingebettet in einer stabilen Matrix aus Kollagenfasern und sind nur beschränkt fähig, sich zu teilen. Sie selbst sind zuständig für die Produktion dieser Matrix, jenem Gewebe also, das dem Knorpel seine elastischen Eigenschaften verleiht. Ohne Zellen also kein Knorpel. Geschädigte Knorpelmasse ist jedoch aufgrund der wenig teilungsfreudigen Knorpelzellen kaum in der Lage, sich von selbst zu regenerieren.

Es gibt verschiedene Tricks, um dennoch neuen Knorpel wachsen zu lassen. Bei der Mikrofrakturierung etwa werden schadhafte Teile des Knorpels entfernt. Daraufhin werden in den unter dem Knorpel liegenden Knochen kleine Löcher gebohrt, aus denen Blut austritt. Dabei werden auch Stammzellen in das Gelenk spült, die dort zu einem knorpelähnlichen Narbengewebe heranwachsen. Doch dieser Ersatzknorpel hat nicht die Elastizität und Druckstabilität wie das ursprüngliche Gewebe. Um den eigentlichen Knorpelzellen auf die Sprünge zu helfen, wurde daher die Knorpelzelltransplantation entwickelt. Bei einer ersten Operation werden dem Patienten Chondrozyten aus dem Gelenk entnommen. Diese werden in Zellkultur vermehrt, in eine Trägermatrix aus Kollagen eingebracht und in einer zweiten OP in das Gelenk verpflanzt - wo sie ihre Tätigkeit aufnehmen und die künstliche Matrix durch hochwertiges Knorpelgewebe ersetzen. „Bei großen Knorpeldefekten gilt die Methode heute als Goldstandard", sagt Bernd Rolauffs von der BG-Klinik Tübingen, der auch an der Chondrozytentransplantation forscht. Allerdings belastet sie den Patienten doppelt, denn er braucht zwei Operationen.

Auch Thomas Graeve, Geschäftsführer von Amedrix, forschte an der Zelltransplantation. Sein Ziel war, die Trägermatrix aus Kollagen zu optimieren. „Wir haben irgendwann festgestellt, dass wir die Zellen gar nicht brauchen, um neues Knorpelwachstum anzuregen. Die Kollagenmatrix allein bringt das gleiche Resultat." Bei Tierversuchen mit Schweinen wurde klar: in die zellfreien Implantate wandern Stammzellen aus dem Knochen ein - entwickeln sich aber nicht, wie bei der Mikrofrakturierung, zu min­derwertigem Narbengewebe, sondern zu Knorpelzellen. Da keine Knorpelzellen zur Vermehrung entnommen werden müssen, braucht es nur einen Eingriff; das Operationsrisiko wird halbiert. „Die Methode ist zudem deutlich billiger", sagt Graeve, denn es entfalle die Zucht der Knorpelzellen.

Kein Ersatz für Transplantation

Auch Bernd Rolauffs findet die zellfreie Kollagenmatrix aus wirtschaftlichen Gründen spannend: „Sie findet bestimmt ihren Platz in der Therapie." Doch man dürfe sie nicht als Ersatz für die Chondrozytentransplantation ansehen. Während sich diese auch für große Knorpeldefekte eignete, sei die zellfreie Matrix eher bei kleineren Schäden bis maximal drei Quadratzentimeter Größe anwendbar. Es gibt auch klare Kontraindikationen: Bei entzündlichen Gelenkerkrankungen etwa würde das Implantat, genauso wie der natürliche Knorpel, bald von den Entzündungsherden angegriffen und vernichtet werden.

Amedrix ist nicht die einzige Firma, die zellfreie Kollagenimplantate herstellt. Doch ihre neueste Entwicklung ist ein Alleinstellungsmerkmal: Kollagen in flüssigem Zustand. Es kann mit einer Spritze auch in schmale Gelenkspalten eingebracht werden. Der Schulterchirurg Matthias Pietschmann von der Uniklinik München sieht dabei den großen Vorteil, dass die Operation mit geringerem Risiko komplett arthroskopisch durchgeführt werden kann. „Ich denke, das ist eine gute Ergänzung zu anderen Methoden wie der Mikrofrakturierung oder der Chondrozytentransplantation", sagt er. Man müsse aber Langzeitstudien abwarten, um ein umfassendes Fazit zu ziehen. „Das ist ein intensiv beforschtes Feld", sagt Pietschmann. „Es sind verschiedene Methoden in der Pipeline, und in den nächsten Jahren wird sich zeigen, welche sich etablieren können."

In einer ersten Studie an der Uni Marburg wurden 15 Patienten kleinere Knorpelschäden von rund zwei Quadratzentimeter Größe mit zellfreien Kollagenimplantaten behandelt; die Ärzte baten die Teilnehmer vier Jahre lang zur Nachuntersuchung. Sowohl die Kernspinaufnahmen als auch die standardisierten Befragungen zu den Gelenkschmerzen verrieten: die Behandlung bietet über diesen Zeitraum effektive Linderung der Gelenkbeschwerden. In Tierversuchen mit Schweinen wurde die Technik außerdem mit den bewährten Alternativen verglichen, der Mikrofrakturierung und der Behandlung mit knorpelzellhaltigen Kollagenimplantaten. Sowohl die zellhaltigen als auch die zellfreien Implantate waren nach einem Jahr im Gelenk zu einem hochwertigen, knorpelähnlichen Gewebe umgewandelt worden. Die mit der Mikrofrakturierung behandelten Schweine zeigten dagegen typisches Narbengewebe.

Noch keine Langzeitstudien möglich

Für Langzeitstudien am Menschen ist die Technik noch zu neu. Die Mikrofrakturierung wird bei kleinen Knorpeldefekten zunächst die erste Wahl bleiben. Bei großen Knorpeldefekten muss die Chondrozytentransplantation vorgenommen werden. Die zellfreien Implantate könnten sich, sollten die klinischen Ergebnisse weiterhin positiv ausfallen, zwischen diesen beiden Methoden etablieren: als nachhaltigere Lösung bei kleinen Knorpeldefekten.

Im Laborkühlschrank in Esslingen lagert das Kapital von Amedrix: die Kollagenvorräte, aufwendig aus Rattenschwanzsehnen extrahiert. Sollte sich die Methode der zellfreien Kollagenimplantate bewähren, steckt im Kühlschrank noch weitaus Wertvolleres - etliche Jahre an Lebensqualität.