Spinnenseide für die Medizin

Knochen- und Lungenersatz zu züchten – dies ist das Ziel des Forschungsprojektes an der Uniklinik RWTH Aachen, bei dem u.a. verschiedene Biomaterialien wie z.B. Spinnenseide zum Einsatz kommen, um eine möglichst optimale Trägerstruktur für die Geweberekonstruktion zu entwickeln.

Diese Spinnenseide- Matrix hilft, z.B. Knochenvorläuferzellen zu stabilisieren, die sich dann zu einem Gewebe entwickeln sollen, das implantiert werden kann. Dieses sollte patienteneigene Stammzellen als Teil des biohybriden Konstrukts dazu anregen, z.B. in Knochenzellen zu differenzieren, während parallel Gefäße aus Endothelzellen einsprossen. Weitere Informationen zum Forschungsprojekt gibt es unter: https://www.spider-silk4ortho.de

Vor dem Hintergrund der globalen Covid-19 Pandemie besteht ein weiteres Anwendungsgebiet unserer Forschung darin, Lungenersatzmaterial auf einer biobasierten Matrix zu züchten: Das Virus dringt über die Atemwege und die Lunge in den Körper ein und gelangt über das Blutsystem in alle Organe. Dort schädigt es das Endothel, das die Zellschicht an der Innenfläche der Blut- und Lymphgefäße auskleidet. Die Endothel-Zellen können dann die Organe nicht genügend mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgen. Dies führt zu Herz-Kreislauf-Problemen und im schlimmsten Fall zu Organversagen.

Ziel des Forschungsprojektes ist es, eine optimale Trägerstruktur für die Geweberekonstruktion von Knochen und Lunge (Tissue engineering) unter Einsatz verschiedener Biomaterialien wie z.B. Spinnenseide zu entwickeln.Im Anschluss soll das gewonnene Gewebeersatzmaterial auf Grundlage der Forschungsergebnisse im klinischen Umfeld getestet werden.
Daher ergeben sich neue Möglichkeiten für Patientinnen und Patienten:

• die z.B. nach Unfällen größere Knochenbrüche erlitten haben
• mit ausbleibender Frakturheilung (Pseudoarthrose)
• im Bereich der Orthopädischen Onkologie (Knochentumore, Knochenbildende Tumore)
• mit Osteoporose
• mit Lungenerkrankungen
• mit Bordunfällen (Seeschifffahrt)

Zur Therapie von Knochenbrüchen, Osteoporose, Tumoren sowie Lungenschäden wird Gewebeersatzmaterial benötigt. Obwohl sich die medizinischen Behandlungsmöglichkeiten vieler Krankheiten, die z.B. mit Knochenschäden einhergehen, deutlich verbessert haben, gibt es nach wie vor schwerwiegende Fälle, in denen die Behandlungsoptionen unzureichend sind. So mangelt es bisher an biologischem Knochenersatz bzw. an einer geeigneten Matrix, die implantiert werden kann und die Einheilung unterstützt.

Das innovative Forschungsprojekt an der Schnittstelle Zellbiologie, Orthopädie, Unfallchirurgie, Pathologie, Pneumologie, Kieferorthopädie und Zoologie betritt mit seinem höchst interdisziplinären Ansatz Neuland und wird durch unterschiedliche Kooperationspartner wie z.B. das Aquazoo Löbbecke Museum Düsseldorf sowie dem Tierpark + Fossilium Bochum unterstützt.

Primär werden weitere Verbrauchsmittel für die Laborarbeit benötigt wie z.B. MESENPAN/Spezialmedium für hMSC, Firma PAN Biotech, Lungenendothelzellen (HPAEC – Human Pulmonary Artery Endothelial Cells), Spezialmedium für Lungenenendothelzellen (EGMTM-2 Endothelial Cell Growth Medium-2 BulletKit, Firma Lonza), Antikörper etc.
Um den kontinuierlichen Bedarf an Spinnenseide für das Forschungsprojekt sicherzustellen, soll der Spinnenbestand entsprechend aufgestockt werden.