NEURO-PRINT. Herstellung mikrovaskularisierter Leitstrukturen zur Regeneration peripherer Nerven mittels 3D-Bioprinting

• Antragsteller: Dr. Stefan Zimmermann, seit 12/2023
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Modelle zum Verständnis von Erkrankungen des Nervensystems ; Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 528300449

Verletzungen peripherer Nerven sind häufig (250.000 Fälle/Jahr allein in den USA) und führen oft zu anhaltender Parese und Sensibilitätsverlust. Schlechte funktionelle Ergebnisse sind insbesondere bei Verletzungen mit einer längeren Defektstrecke zu erwarten. Solche Verletzungen werden durch ein Nerveninterponat behandelt, wobei hier autologe Nerventransplantate (häufig sensible Nerven vom Bein des Patienten) verwendet werden. Dieses Verfahren ist jedoch mit einer Hebedefektmorbidität und mit einer Erhöhung der Wahrscheinlichkeit für chirurgische Komplikationen verbunden; außerdem ist die Verfügbarkeit der Spendernerven begrenzt. Um diese Einschränkungen zu umgehen, werden seit vielen Jahren synthetische Nervenleitstrukturen (NLS) erforscht. Diese überbrücken den Nervendefekt und ermöglichen das geordnete Hineinwachsen von Axonen vom proximalen zum distalen Stumpf des durchtrennten Nervs. Bisher können solche NLS zuverlässige funktionelle Ergebnisse lediglich bei kleineren sensiblen Nerven (< 3 mm Durchmesser, z. B. Digitalnerven) und kurzen Defektstrecken (max. 30 mm) gewährleisten. Das Ziel des vorliegenden Antrages ist es eine NLS herzustellen, welche im Vergleich zum Autograft zumindest gleichwertige Ergebnisse auf längeren Defektstrecken aufweist und auch für Defekte an größeren, gemischt motorisch-sensiblen Nerven eingesetzt werden kann. Das Projekt beruht auf der aktuellen Erkenntnis, dass Blutkapillaren die ersten Strukturen sind, die sich zwischen dem proximalen und dem distalen Nervenende ausbilden. Diese werden von Schwann-Zellen und schließlich von den einwachsenden Axonen begleitet. Wir beabsichtigen mittels innovativer 3D-Biofabrikations-Technologien eine NLS herzustellen, welche in einem Hydrogel präformierte Endothelzellstränge beinhaltet. Wie wir in Vorversuchen zeigen konnten, sind solche Endothelzellstränge in der Lage in vivo Gefäße auszubilden, die Anschluss an den Blutkreislauf des Empfängers finden. Wir postulieren, dass diese präformierten Stränge als Leitschienen für Schwann-Zellen und für die regenerierenden Axone dienen können. Die NLS wird Endothelzellen und Schwann-Zellen beinhalten und von einer festen äußeren Hülle aus abbaubarem Thermoplast umgeben werden, welche eine mikrochirurgische Koaptation erlaubt. Wir postulieren, dass eine solche mikrovaskularisierte NLS die Grundlage für eine neue Generation der NLS sein werden, welche die Behandlung größerer gemischt motorisch-sensibler Nerven und die Überbrückung längerer Defektstrecken ermöglichen wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Günter Finkenzeller, bis 12/2023 (†)