Universitätsklinikum Würzburg: Publikations-Highlights Archiv: Funktionswerkstoffe der Medizin und der Zahnheilkunde

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Kein Abfall, wenn es eine Therapie ist: autologe Knochentransplantate mittels RIA-Technik

Das Projekt "RIABONE" zielt darauf ab, die Behandlung großer Knochendefekte durch innovative Nutzung körpereigenen Gewebematerials zu verbessern.

Bei großen Knochendefekten, die durch Traumata, Krankheiten oder Resektionen entstehen, schafft es der Knochen meist nicht, selbst zu heilen.

PD Dr. Marietta Herrmann und Sebastian Häusner mit jeweils einem Beutel des flüssigem RIA-Materials. © Sebastian Häusner

Derzeit gilt die autologe Knochenverpflanzung (ABG) als der Goldstandard zur Behandlung dieser Defekte. Dabei wird Knochenmaterial beispielsweise aus dem Oberschenkelknochen entnommen und an die defekte Stelle transplantiert. Ein gängiges Verfahren, um autologes Knochenmaterial für die Transplantation zu entnehmen ist die Reamer-Irrigator-Aspirator (RIA)-Technik: mittels einer bestimmten Bohrvorrichtung (Reamer) wird gebohrt, gespült (Irrigator) und die Flüssigkeit mit Knochenpartikeln und Knochenzellen abgesaugt (Aspirator). Es entstehen eine feste und eine flüssige Phase. Während die feste Phase als Knochenersatzmaterial Anwendung findet, wird die flüssige Phase häufig als Abfallprodukt verworfen – zu Unrecht, wie die Ergebnisse der im Journal of Orthopaedics and Traumatology veröffentlichten Studie zeigen: Die flüssige Phase enthält zahlreiche vitale Zellen und patienteneigene Wachstumsfaktoren mit potenziellem Einfluss auf Gefäß- und Immunzellwachstum bei der Knochenheilung.

Ziel ist es nun, diese bislang ungenutzte Lösung therapeutisch nutzbar zu machen. Nach erfolgreichen in vitro Tests folgt nun die präklinische Erprobung im Schafmodell bei unseren Kooperationspartnern in Serbien. Die anspruchsvolle RIA-Operationstechnik wurde am UKW durch Prof. Dr. Martin Jordan (jetzt UK Greifswald) und Prof. Dr. Stefanie Hölscher-Doht (Chirurgie II) durchgeführt. Die Analyse der flüssigen RIA-Phase erfolgte durch Sebastian Häusner im Rahmen seiner Promotion in der IZKF geförderten Nachwuchsgruppe von PD Dr. Marietta Herrmann.

Häusner, S., Kolb, A., Übelmesser, K. et al. It is not waste if it is therapy: cellular, secretory and functional properties of reamer–irrigator–aspirator (RIA)-derived autologous bone grafts. J Orthop Traumatol 26, 21 (2025). doi.org/10.1186/s10195-025-00835-0

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14-tägige Reifung des Knorpelimplantats besser als zweitätige Reifung

In dieser klinischen Phase-2-Studie mit 108 jungen Teilnehmerinnen und Teilnehmern zwischen 30 und 46 Jahren hat die Arbeitsgruppe „Implants & GMP“ am Lehrstuhl für Funktionswerkstoffe der Medizin und der Zahnheilkunde gemeinsam mit dem Universitätsspital Basel sowie Kollegen aus der Nose-to-Knee-II-Studie die klinische Relevanz der künstlichen Knorpelreifung zur Reparatur von Gelenkknorpeln untersucht.

Die Arbeitsgruppe „Implants & GMP“ v.l.n.r.: Eva-Maria Kaindl, Dr. Sarah Nietzer, Eva Baumann, Sebastian Häusner, PD Dr. Oliver Pullig (es fehlt Mona Rosengarth) mit dem N-TEC im Versandkarton. An diesem letzten Freigabetag durchläuft der Nasenkorpel aus dem Reinraum die abschließende Qualitätskontrolle und wird dann im Labor für den Versand zur jeweiligen Klinik für die Implantation des Patienten vorbereitet. Ein besonders spannender Tag für das Team. Denn das, was noch vor kurzem im Labor in der Petrischale lag, wird wenige Stunden später in den Patienten implantiert. © Sebastian Häusner N-CAM vs. N-TEC: Im histologischen Safranin-O-Färbebild zeigt sich deutlich, dass das nur 2 Tage kultivierte Knorpeltransplantat (N-CAM) weniger Knorpelmatrix enthält – insbesondere Glykosaminoglykane (GAGs) – als das 14 Tage kultivierte Knorpelprodukt (N-TEC). Letzteres weist eine deutlich intensivere Rotfärbung auf, was auf eine stärkere Ausprägung der Knorpelgewebematrix hinweist. © M. Mumme et al.Sci. Transl. Med.17,eads0848(2025).DOI:10.1126/scitranslmed.ads0848, modifiziert

Wie die Ergebnisse der im Journal Science Translational Medicine publizierten Studie zeigen, konnten nasale Knorpeltransplantate, die zwei Wochen in vitro kultiviert wurden, nach zwei Jahren im Patienten ein signifikant besseres klinisches Resultat erzielen als solche, die nur zwei Tage kultiviert wurden.

Die positive Auswirkung der längeren in vitro Reifung des Knorpels auf die Lebensqualität der Patientinnen und Patienten wurde besonders im zweiten Jahr nach dem Eingriff deutlich. Dies ist insofern bedeutsam, da in gängigen Therapieansätzen in vitro gezüchtete (Vorläufer-) Zellen, nicht aber im Labor gereiftes Gewebe implantiert wird. Beide Produkte, N-CAM mit zwei Tagen Kultivierungszeit und N-TEC mit 14-tägiger Kulturzeit, wurden sowohl in den GMP-Laboren des Universitätsklinikums Würzburg und Basel hergestellt und in fünf europäischen Zentren randomisiert (davon in Deutschland: König-Ludwig-Haus in Würzburg und Uniklinikum Freiburg). Das Knorpelimplantat mit längerer Reifungsdauer findet derzeit Anwendung im EU-Projekt ENCANTO (UKW-Pressemitteilung vom 09.02.2024), welches von der Gruppe „Implants & GMP“ um PD Dr. Oliver Pullig, Dr. Sarah Nietzer, Sebastian Häusner, Mona Rosengarth, Eva-Maria Kaindl und Eva Baumann in den GMP-Laboren des UKW hergestellt wird.

Marcus Mumme et al., Clinical relevance of engineered cartilage maturation in a randomized multicenter trial for articular cartilage repair.Sci. Transl. Med.17,eads0848(2025).DOI:10.1126/scitranslmed.ads0848

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