Forschung an injizierbaren Gelen für die Therapie von Rückenmarksverletzungen

Rund zwei Millionen Menschen weltweit leiden unter Rückenmarksverletzungen, die mit einem Verlust sensorischer Wahrnehmung und motorischer Fähigkeiten unterhalb des betroffenen Gewebes einhergehen. Das Ziel regenerativer Therapien ist es, die Nervenbahnen und deren Funktionalität wiederherzustellen. Hoffnung versprechen hier medizinische Erfolge bei der Transplantation neuronaler Stammzellen oder von Oligodendrozyten in das beschädigte Gewebe. Oligodendrozyten bilden die Biomembran, welche die langen, schlauchartigen Fortsätze (Axone) der meisten Nervenzellen umgibt. Wissenschaftler forschen auch an implantierbaren ‚Nervenbrücken‘ aus Biomaterialien, die funktionelle Domänen besitzen und Wachstumsfaktoren freisetzen. Allerdings gelingt es mit derartigen Implantaten noch nicht, das Wachstum der Nervenzellen über die verletzte Region hinweg und zurück in den gesunden Teil der Nervenbahn zu stimulieren, so dass eine funktionale Verbindung ausgebildet wird.

In ihrem Projekt ANISOGEL möchte Laura De Laporte ein injizierbares Biomaterial entwickeln, das als Gerüstmatrix für eine minimalinvasive Therapie dienen und die Regeneration der beschädigten Nervenbahnen fördern soll. Grundlage für dieses Material werden weiche, wasserreiche Polymernetzwerke (Hydrogele) sein, die erst an Ort und Stelle im Körper gelieren und dann die Bedingungen der natürlichen Zellumgebung imitieren. Die physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften dieser Gele können auf molekularer Ebene so definiert werden, dass sie der körpereigenen extrazellulären Matrix ähneln, welche den Zellen mechanischen Halt verleiht und biologische Signale aussendet.

„Eine Hydrogel-basierte Herangehensweise ist nicht grundsätzlich neu. Innovativ ist aber, dass wir Hydrogele benutzen, um ein Material herzustellen, welches zwei wichtige Kriterien erfüllt: Es ist über mehrere Größenordnungen strukturiert und bildet vor Ort im Körper eine räumlich gerichtete Struktur“, so De Laporte. „Das hilft den Zellen, sich in eine bestimmte Richtung zu orientieren. Wir werden auch Signalmoleküle in das Hydrogel einbauen. So können zelluläre Prozesse stimuliert werden, welche die Regeneration des Rückenmarks und den Wiedererhalt der Funktionalität unterstützen.“

Laura De Laporte absolvierte ihr Masterstudium an der Universität Ghent und promovierte an der Northwestern University in den USA im Labor von Prof. Dr. Lonnie Shea. Dort konzentrierte sie sich auf die Entwicklung von Nervenbrücken, die Biomoleküle wie DNA oder Proteine freisetzen und auf diese Weise die Regeneration von Rückenmarksverletzungen verbessern können. Während ihres anschließenden Aufenthalts an der École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) im Labor von Prof. Dr. Jeffrey Hubbell entwickelte sie – ebenfalls für die Gewebe- und Nervenregeneration – Hydrogele, die eine extrazelluläre Matrix imitieren. Seit 2013 ist Laura De Laporte Nachwuchsgruppenleiterin am DWI. Mit dem ERC Starting Grant wird ihre Forschung für die kommenden fünf Jahre gefördert.

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