Knorpelzelltransplantation und Knorpeltransplantation

Versuche mit Knorpel- und Gelenktransplantationen setzen bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts ein. Erich Lexer, ein deutscher Chirurg, unternahm im Zeitraum 1907 bis 1925 entsprechende Versuche, die aber keinen Erfolg hatten. Diese frühen Versuche mit Transplantationen von Gelenkknorpelteilen oder ganzen Gelenken bezweckten die Wiederherstellung der Gelenkfunktion nach Unfällen oder bei angeborenen Krankheiten. Dem tschechischen Arzt M. Jaroš gelang im Jahr 1958 die erste erfolgreiche Transplantation eines ganzen Hüftgelenkkopfes. Das Transplantat stammte dabei von einem Unfallopfer  – es handelte sich also um eine sogenannte allogene Transplantation.

Heute versteht man unter Knorpeltransplantation nur den Ersatz von Knorpelgewebe, ohne gleich das ganze Gelenk oder größere Teile davon (d.h. Knochen und Knorpel) zu ersetzen. Erste Berichte über erfolgreiche Knorpeltransplantationen im modernen Sinn stammen aus den 1960er Jahren. So soll Wagner 1964 die erste Knorpeltransplantationen im Kniegelenk vorgenommen haben, wobei der Knorpel vom Patienten selbst stammte (autologe Transplantation). In den 1980er Jahren folgten dann erste Versuche mit allogenen Knorpeltransplantationen. Heute stehen somit verschiedene Varianten von Knorpeltransplantationen zur Verfügung, die eine gute Behandlungsoption bei Gelenkschäden darstellen.

Bei allogenen Transplantationen sind spendende und empfangende Person genetisch unterschiedlich, jedoch derselben Art angehörend. Transplantationen von Organen, Geweben oder Zellen von einem Menschen auf einen anderen sind demnach allogen – außer, wenn Spender und Empfänger eineiige Zwillinge sind (dann spricht man von einer „syngenen“ Transplantation).

Bei autogenen Transplantationen sind die spendende und empfangende Person identisch und es handelt sich um dasselbe Individuum. Synonym verwendet man auch den Begriff „autolog“.

Zu Beginn der 1990er Jahre entwickelten schwedische Mediziner ein neues Verfahren der autologen Knorpelzelltransplantation. Dabei injizierten sie kultivierte (in der Zellkultur vermehrte) Knorpelzellen direkt in ein Gelenk. Die Knorpelzellen bildeten schließlich neues Gewebe. Die Methode zeigte ermutigende Erfolge und wird heute von verschiedenen Teams angewendet.

Damit eine Knorpelzelltransplantation gelingt, müssen einige Voraussetzungen erfüllt sein: Es muss sich um einen umschriebenen Gelenkknorpeldefekt in der Größe von 2 bis 10 cm² handeln. Außerdem müssen die Bandverhältnisse intakt, die Beinachsen gerade und Menisken vorhanden sein. Eine generelle Gelenkabnützung, die Arthrose, stellt keine Indikation für die Durchführung einer Knorpelzelltransplantation dar. Das bedeutet, dass Arthrose mit einer Knorpelzelltransplantation nicht behandelt werden kann.

Die einzelnen Schritte der autologen Knorpelzelltransplantation bestehen aus der Arthroskopie mit Knorpelbiopsie, der Zellkultivierung und Transplantatherstellung sowie der nachfolgenden Implantation dieses Transplantates in einer Operation.

Den durch die Biopsie gewonnenen hyalinen Gelenkknorpel verarbeiten wir in Reinsträumen unter strengen gesetzlichen Auflagen weiter. Dabei erfolgt zunächst die Herauslösung der Knorpelzellen aus dem Gewebsverband. Danach vermehren wir die Zellen in Zellkulturflaschen mit dem Zusatz von Ernährungsmedium. Die Zellen befinden sich dabei in einem Brutschrank, der eine konstante Temperatur von 37°C gewährleistet. Nachdem wir eine ausreichende Zellzahl (etwa 20 Millionen Zellen) erreicht haben, bringen wir diese auf einen Zellträger auf. Der Zellträger wird Matrix genannt und besteht aus unterschiedlichen biologischen Substanzen, die sich im weiteren Verlauf der Einheilung auflösen. Diese Matrices dienen sozusagen als temporärer Zellträger. Die Technik der Zelltransplantation unter Verwendung einer Matrix wird als matrixgekoppelte autologe Knorpelzelltransplantation bezeichnet. Der so entstehende Verband aus Zellen und Trägermaterial bildet das Knorpelzelltransplantat und wird für die Transplantation steril verpackt.