Dr. Katharina Peters
Das Mammakarzinom ist die häufigste Krebserkrankung der Frau. Die operative Entfernung des malignen Brustgewebes ist meist ein notwendiger Teil der Behandlung. Die teilweise oder auch vollständige Entfernung der Brust, geht mit einer Veränderung des optischen Erscheinungsbildes der Frau einher, welches die Betroffenen in ihrem körperlichen Empfinden und ihrer Sexualität beeinträchtigt. Dies stellt für viele Patientinnen eine erhebliche psychische Belastung dar. Daher schließt sich an die operative Therapie häufig eine Brustrekonstruktion an, welche mittels Silikonimplantaten oder Lappenplastiken erfolgen kann. Silikonimplantate bergen als Fremdmaterial Risiken, wie beispielsweise einen Implantatdefekt oder eine Kapselfibrose. Die Lappenplastiken mit autologem Gewebe erfordern eine weitere Operationsstelle und bergen ebenfalls Risiken. Ziel dieses Projektes ist es daher, vitales, autologes Fettgewebe in vitro mittels 3D-Biodruck herzustellen, welches dem natürlichen Gewebe physiologisch bestmöglich ähnelt und nach Implantation langfristig das natürliche Gewebe strukturell ersetzen kann. Es sollen dabei die Risiken der etablierten Rekonstruktionsmethoden minimiert und deren Vorteile kombiniert werden. Die Isolation der benötigten autologen adipösen mesenchymalen Stammzellen, Fibroblasten, sowie Endothelzellen erfolgt aus minimalinvasiv erworbenem Patientinnen-Material (Blutentnahme, Fettgewebebiopsie). Aus Fettgewebe stellen wir ein Extrazellulärmatrix-basiertes druckbares Hydrogel als Scaffold für die Gewebeherstellung her. Bereits in vitro streben wir eine Prävaskularisierung der Gewebekonstrukte an, um nach einer Implantation die Anbindung an das Gefäßsystem der Patientin zu gewährleisten und so die Sauerstoff- und Nährstoffversorgung des Gewebes sicherzustellen. Mittels verschiedener Methoden wird neben dem Erfolg der Prävaskularisierung auch die Differenzierung und die Viabilität der adipösen mesenchymalen Stammzellen, sowie die Materialeigenschaften des Hydrogels (Druckbarkeit, Formstabilität und Kontraktion) untersucht. Der 3D-Biodruck ermöglicht, zusätzlich zu der im Hydrogel vorhandenen Mikrovaskularisierung, das Drucken größerer Gefäße, welche eine Gefäßanastomisierung zwischen dem Gewebekonstrukt und einem autologen Gefäß bei einer Transplantation ermöglichen. Des Weiteren werden die Gewebe immunologischen Untersuchungen unterzogen. Dabei betrachten wir in den Gewebekonstrukte die Differenzierung von Monozyten zu M1- und M2-Makrophagen und analysieren deren Zytokinsekretion mittels ELISA, damit eine Immunreaktion und Abstoßung bei einer zukünftigen in vivo-Anwendung verhindert werden kann.
Die Herstellung von autologen, prävaskularisierten Weichgeweben soll als Wundabdeckung, der Rekonstruktion von angeborenen oder erworbenen Schleimhaut-Gewebedefekten beispielsweise im Genitalbereich oder auch im Fachbereich der Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde, sowie der Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie alternativ zu Eigengewebe-Transplantaten dienen. Wir stellen die Weichgewebekonstrukte aus Patient*innen-eigenen Epithelzellen, Fibroblasten und Endothelzellen auf der Grundlage einer klinisch-zugelassenen Kollagenmatrix her. Die Ausbildung eines mehrschichtigen Epithels, sowie einer Basalmembran ist für die Funktionalität der Gewebe von wesentlicher Bedeutung. Darüber hinaus ist die Prävaskularisierung – die Bildung von Gefäßstrukturen in vitro – vorteilhaft für die Einheilung nach einer Transplantation in vivo. Die gleichzeitige Ausbildung des mehrschichtigen Epithels und der Gefäßstrukturen innerhalb eines Konstruktes ist teilweise noch unzureichend und muss für zukünftige in vivo-Anwendungen sichergestellt werden. Es wurde gezeigt, dass die extrakorporale Stoßwellentherapie (ESWT), die in der Orthopädie für ihre erfolgreiche Anwendung zur Unterstützung von Heilungsprozessen bekannt ist, positive Auswirkungen auf die Angiogenese und die Epithelausbildung hat. Der Wirkmechanismus dahinter ist noch weitestgehend unbekannt. Daher verfolgen wir das Ziel die ESWT zu nutzen, um die in vitro-Ausbildung des mehrschichtigen Epithels und gleichzeitig die Bildung der Gefäßstrukturen in den Weichgewebekonstrukten zu verbessern und zu beschleunigen. Zugleich wollen wir die auf zellulärer und molekularer Ebene stattfindenden Mechanismen der ESWT genauer ergründen. Nach der Herstellung der Gewebekonstrukte und der Behandlung mit der ESWT, werden die Gewebe mittels konfokaler Fluoreszenzmikroskopie, Immunhistochemie sowie ELISA-Assays analysiert. Zusätzlich wird der Einfluss der ESWT auf immunologische und entzündliche Prozesse bei der Herstellung und der Anwendung der Weichgewebekonstrukte untersucht.