Modifikation dezellularisierter, autolog wiederbesiedelter, xenogener Pulmonalklappen zur Verwendung als Aortenklappen
Final Report Abstract
Die Behandlung von Herzklappenerkrankungen ist prinzipiell durch eine Implantation von Ersatzstrukturen, wie z.B. mechanischen Klappen oder biologischen Prothesen, realisierbar, birgt jedoch zahlreiche Limitationen mit sich. Trotzdem Bioprothesen eine höhere Biokompatibilität besitzen stellen sie dennoch ein nicht-vitales Gewebe mit limitierter Haltbarkeit und eingeschränkter Fähigkeit zu Wachstum und Erneuerung dar. Durch moderne Verfahren des „Tissue Engineering“ (TE) wird deshalb versucht Klappen mit vitalen und wachstumsfähigen Eigenschaften zu erzeugen. Hierbei werden entweder (1) synthetische oder biologische Gerüste (Matrices) mit körpereigenen Zellen besiedelt, anschließend in Reaktoren definiert stimuliert und danach implantiert oder (2) die Matrices sofort implantiert und im Körper selbst spontan wiederbesiedelt. Zellfreie biologische Matrices (Schwein oder Human) wurden in der Vergangenheit häufig verwendet, aber die Aspekte der Biokompatibilität und immunologischen Toleranz bisher nicht ausreichend untersucht. Im Rahmen des Projektes konnten wir geeignete immunologische Testsysteme entwickeln die eine Analyse des immunogenen Potenzials komplexer Matrices oder einzelner Strukturkomponenten (sogenannte extrazelluläre Matrixproteine) ermöglichen. Bei der Untersuchung kompletter Klappengewebe konnte eine deutlich erniedrigte Aktivierung von Immunzellen und ihrer Mediatoren durch 1.) zellfreie und 2.) eisfrei-gefrierkonservierte Matrix aus dem Schwein ermittelt werden. Letztere förderte zusätzlich die Entwicklung von endothelähnlichen Zellen. Bei den Einzelkomponenten zeigte sich eine reduzierte immunologische Erkennung von Schweine-Elastin im Vergleich zu erhöhten Reaktionen gegenüber Kollagen I (Hauptkomponenten der Klappenmatrix). Untersuchungen der analogen Proteine aus dem Rind ergaben ebenfalls Hemmeffekte bezüglich der Immunzellaktivierung sowohl bei Elastin, als auch Kollagen I. Demnach stellt insbesondere Kollagen I (Schwein) einen auslösenden Reiz für die Aktivierung und Vermehrung von überwiegend Gedächtnis-T-Zellen und die Freisetzung entzündlicher Mediatoren dar. Weiterführende Testungen zeigten jedoch, dass alle untersuchten Proteine keine Reifung von antigenpräsentierenden Zellen induzieren, die zur Aktivierung von naiven T-Zellen notwendig wären. Die Projektdaten bilden gute Ansatzpunkte für die Neu- bzw. Weiterentwicklung von biokompatiblen Herzklappenmatrices durch moderne Verfahren des TE.
Publications
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