Angiogenese: Licht zeigt Blutgefäßen den Weg

Ziel der Regenerativen Medizin ist es, einen Schaden im Körper durch funktionales Gewebe zu ersetzen. Bei großen Defekten werden hier zuerst Implantate aus Hydrogelen eingesetzt, in denen Zellen wachsen sollen. Diese benötigen immer auch eine Blutversorgung. Gerade bei größeren Implantaten ist das aber ein Problem, denn es lässt sich nicht steuern, wo und wie Blutgefäße wachsen – bis jetzt.

Im Interview mit MEDICA.de spricht Prof. Aránzazu del Campo darüber, wie mit Laserlicht und photoaktiven Molekülen das Wachstum von Blutgefäßen gesteuert werden kann und wie dies der regenerativen Medizin helfen kann.

Frau Prof. del Campo, Sie beschäftigen sich mit der lasergeführten Angiogenese in Biomaterialien. Was genau bedeutet das?

Prof. Aránzazu del Campo: Wir wollen mit Laserlicht steuern, wo und wann Blutgefäße, und später eventuell auch Nervenzellen, in implantierten Hydrogelen wachsen. Wenn größere Schäden im Körper repariert werden sollen, benötigt man dort Gerüste, in denen Zellen wachsen können. Das sind häufig Implantate aus Hydrogelen. Sie ersetzen langfristig das fehlende Gewebe und füllen den Defekt.

Eine der ersten Zellarten, die in diese Gerüste einwächst, sind Endothelzellen, aus denen Blutgefäße entstehen. Ohne Blutversorgung können das Implantat und alle Zellen darin auf Dauer nicht überleben.

Wie kann Ihre Forschung der regenerativen Medizin nützen?

del Campo: Wir könnten den Regenerationsprozess beschleunigen, wenn wir beeinflussen können, wo und in welche Richtung Blutgefäße wachsen. Wenn Endothelzellen, und damit Blutgefäße, nicht vorhanden sind, können auch andere Zellen nur schwer in das Implantat einwachsen. So findet keine Regeneration statt.

Es könnte dann auch eine umfassendere Regeneration möglich werden, denn in solchen Implantaten wachsen die Blutgefäße nicht immer gleichmäßig. Auch viele Organe benötigen Blutgefäße an bestimmten Stellen oder in einem bestimmten Muster. Wir könnten die Gefäße an die richtigen Orte steuern und sie beim Wachstum unterstützen.

Wie genau funktioniert das Verfahren, das Sie entwickeln?

del Campo: Wir haben implantierbare Hydrogele mit photoaktiven Molekülen ausgestattet, die Wachstumsfaktoren enthalten. Im Normalzustand liegen diese Moleküle im Hydrogel latent vor. Erst wenn sie mit Licht bestrahlt werden, werden sie aktiviert und setzen die Wachstumsfaktoren frei. Diese regen Endothelzellen dazu an, an den bestrahlten Stellen neue Blutgefäße zu bilden. So können wir beeinflussen, an welcher Stelle im Hydrogel nach der Implantation neue Gefäße wachsen sollen. Das ist das Schöne an unserem Verfahren.

Welche Materialien verwenden Sie?

del Campo: Wir verwenden sowohl natürliche als auch synthetische Hydrogele, die schon für medizinische Zwecke zugelassen sind. Da wir darin auch nur eine sehr geringe Menge von photoaktiven Molekülen einbringen, sind das auch keine grundsätzlich neuen Materialien. Wir verfeinern sie lediglich. Das ist in der Zulassung und für die spätere medizinische Anwendung von Vorteil.

Wo könnte Ihr Verfahren eingesetzt werden?

del Campo: Überall dort, wo ein gerichtetes Wachstum erforderlich ist, zum Beispiel in der Ophthalmologie. Im Auge ist es wichtig, an welchen Stellen Blutgefäße wachsen und wo sie nicht wachsen sollen. Aber nicht nur Blutgefäße, sondern zum Beispiel auch Neuronen haben eine bevorzugte Wachstumsrichtung. Insofern wäre das Verfahren auch für die Neurochirurgie interessant, um das Nervenwachstum und den Zusammenschluss beschädigter Nerven zu unterstützen.

Wie sehen Ihre nächsten Schritte aus?

del Campo: Wir haben in In-vitro-Experimenten den Proof of Concept erbracht, dass wir mit Licht die Angiogenese steuern können. Auch Versuche in Tieren sind erfolgreich verlaufen. Als Nächstes wollen wir effektivere photoaktive Moleküle testen und auch spezifischer die In-vivo-Anwendungsszenarien betrachten, um den Mehrwert aufzuzeigen.