Knochenheilung

Eine Erfassung der altersbedingten CD8+ TEMRA Zellzahl wies darauf hin, dass der Unterschied in der CD8+ TEMRA Zellzahl in Patienten mit verzögerter Heilung eher das individuelle Immunprofil wiederspiegelte als ein akutes frakturbezogenes Ereignis. Diese Zellen treten spezifisch in dem frühen Frakturhämatom auf. Bemerkenswerterweise verbesserte die Depletion der CD8+ T-Zellen die Knochenregeneration, wohingegen die Zugabe von CD8+ T-Zellen die Frakturheilung beeinträchtigte. Deshalb fokussieren wir uns auf die CD8+ TEMRA Zellen als wissenschaftlichen Ansatzpunkt, um als zukünftiger Marker für die Behandlung von Patienten mit verzögerter Knochenfrakturheilung zu dienen.

Regulatorische T-Zellen sind ein anti-inflammatorischer Zelltyp, da sie Faktoren sekretieren, die pro-inflammatorische Zellen unterdrücken, wie z.B. die CD8+ T-Zellen. In unserer Gruppe untersuchen wir die Möglichkeit, die Frakturheilung zu verbessern indem wir regulatorische T Zellen verstärken. Ein tieferes Verständnis der Wirkungsweise der regulatorischen T Zellen während der Frakturheilung könnte für zukünftige klinische Anwendungen genutzt werden, um Patienten mit beeinträchtigter Heilung zu helfen.

Applikation von immunmodulatorischen Faktoren zur Unterstützung der Frakturheilung ist ein weiterer Fokus der Arbeit unserer Gruppe. Solche Faktoren sind u.a. proteinbasierte Interleukine oder Antikörper, die auf spezifische Zelltypen abzielen und sie unterdrücken können. Sie können auch eine Polarisation von Immunzellen hin zu einem vorteilhaften anti-inflammatorischen Typ induzieren. Ein Beispiel hierfür ist ein Phänotypenwandel vom pro-inflammatorischen M1 Makrophagen zum regulatorischen, die Heilung unterstüztenden M2 Makrophagen. Antikörper hingegen können ganze Zellfraktionen depletieren, wie z.B. die unerwünschten CD8+ T-Zellen. Des Weiteren konzentrieren wir uns auf niedermolekulare Moleküle, welche bereits in der Klinik angewendet werden und kürzlich auch anti-inflammatorische Eigenschaften offenbart haben. Sie können pro-inflammatorische Zellen unterdrücken und/oder eine anti-inflammatorische Zellantwort stimulieren. Für die Anwendung von immunmodulatorischen Faktoren untersuchen wir die lokale Freisetzung aus Biomaterialien ebenso wie die systemische intravenöser Gabe.

Mesenchymale Stroma Zellen (MSC) werden in der Klinik bei Patienten mit problematischer oder ausbleibender Knochenheilung in Form von autologer Spongiosa aus dem Beckenkamm oder RIA (reaming-irrigation-aspiration) Material eingesetzt. MSCs sind Vorläuferzellen, die osteogen differenzieren und folglich die Heilung verbessern können. Oft gibt es jedoch hohe patientenabhängige Schwankungen bei der Effektivität dieser Zellen. Wir forschen daran, das Mikromilieu, welches die Zellen nach Implantation in einen Knochendefekt erfahren, so zu verbessern, dass die knochenformenden Eigenschaften der MSCs verstärkt werden.