Stammzelltherapie für Tiere mit Erkrankungen des Bewegungsapparates

(17.06.2014) Animacel Biotechnology ist Spin-off-Unternehmen der Fakultät für Veterinärmedizin an der Universität von Ljubljana und eines der wenigen Unternehmen auf der Welt, das eine Stammzelltherapie für Tiere bei Erkrankungen des Bewegungsapparates anbietet

Stammzellen wurden vor fast 20 Jahren Diskussionsthema, als 1996 menschliche embryonale Stammzellen entdeckt wurden, obwohl wir in Wirklichkeit Stammzellen bereits viel früher kannten.

Die ersten Stammzelltransplantationen erfolgten schon 1959 und heute werden sie routinemäßig bei Behandlungen unterschiedlicher Leukämieformen bei Menschen eingesetzt (1).


Prof. Dr. Gregor Majdiè, Wissenschaftlicher Direktor und Generaldirektorin Asist. Dr. Katerina Èeh

Nach dem Jahr 1996 weckten Stammzellen ein sehr großes Interesse, als Wissenschaftler der Universität in Wisconsin erstmals menschliche embryonale Stammzellen isolierten (2).

Da die Verwendung embryonaler Stammzellen schwierig und zumindest bei Menschen auch ethisch umstritten ist, suchten Wissenschaftler nach anderen Stammzellquellen und entdeckten bald, dass Stammzellen sich in zahlreichen anderen Geweben bei einem erwachsenen Organismus befinden, wie Muskeln, Fettgewebe, Zentralnervensystem und anderswo (3).

Aus Fettgewebe gewonnene Stammzellen zogen sehr schnell die Aufmerksamkeit zahlreicher Forscher auf sich, da man ganz einfach zum Fettgewebe gelangen kann und sie so eine interessante Quelle für Stammzellen zur Anwendung bei regenerativer Behandlung darstellen.

Fettstammzellen können sich nachweislich in unterschiedliche Gewebetypen entwickeln (Knochen-, Muskel-, Knorpel- und wahrscheinlich Nervengewebe), ihr Potenzial für die regenerative Behandlung ist jedoch noch nicht vollkommen ausgeschöpft (4, 5, 6).

Stammzellen aus Fettgewebe wurden in den vergangenen Jahren auch bei verschiedenen Haustieren wie Hund, Pferd, Schwein und anderen erfolgreich isoliert. Zwecks Genauigkeit bei den Forschungen (und einem eventuellen Einsatz bei Behandlungen) wie auch zur Vergleichbarkeit von Zellen und entsprechenden Studienergebnissen veröffentlichte die Internationale Gesellschaft für Zelltherapie vor kurzem Anweisungen darüber, welche Eigenschaften Stammzellen aus dem Fettgewebe haben müssen, um als Stammzellen anerkannt zu werden.

Sie müssen die Zellmarker CD73, CD90 und CD105 tragen; während sie die Zellmarker CD45, CD34, CD14 [CD11b] und CD79 [CD19] nicht tragen dürfen. Außerdem müssen die Zellen die Fähigkeit haben, sich in Knochen-, Knorpel- und Fettgewebe zu differenzieren (7).

Diese Anweisungen wurden zwar für die Arbeit mit menschlichen Stammzellen vorbereitet, sie wurden jedoch von uns auch für den Bereich der Tiermedizin übernommen.

Parallel zum Interesse für die Stammzellenbehandlung in der Humanmedizin stieg auch das Interesse für Möglichkeiten ihrer Anwendung in der Tiermedizin. Die ersten Versuche der Anwendung adulter Stammzellen bei der Behandlung von Pferden wurden 2002 unternommen, und zwar zur Behandlung von Desmistis im Sprunggelenk, wobei Knochenmarkstammzellen verwendet wurden (8). Danach stieg das Interesse an der Stammzelltherapie bei Pferden.

Stammzellen wurden vor allem versuchsweise bei Behandlungen von Gelenkentzündungen, Sehnenentzündungen oder Knorpelverletzungen eingesetzt. Bis heute wurden auf der ganzen Welt bereits einige hundert Pferde behandelt (mit Knochenmark- oder Fettstammzellen) und Forschungsergebnisse zeigen, dass eine derartige Therapie positive Auswirkungen vorweist (9).

Nixon et. al. berichteten zum Beispiel über eine bedeutende Verbesserung der histologischen Struktur der Sehne nach einer Stammzelltherapie (10). Die ersten versuchsweisen Stammzellenbehandlungen von Hunden wurden wenig später durchgeführt, außerdem wurden vor einigen Jahren auch Ergebnisse zweier kleinerer klinischer Versuche veröffentlicht, nach denen sich eine Verbesserung des Gesundheitszustands von Hunden, die einer Therapie mit Fettstammzellen unterzogen wurden, zeigte (11, 12).

Im Jahr 2010 begannen wir an der Fakultät für Veterinärmedizin in Ljubljana mit der Isolierung adulter Stammzellen und ihrer eventuellen Anwendung bei Behandlung von Tieren. Da es auf der Welt die meisten Erfahrungen mit Behandlungen von ortophädischen Erkrankungen gab, entschieden auch wir uns für diesen Bereich. Am Anfang führten wir die veruschsweise Behandlungen von Hunden, die an Osteoarthritis litten, durch.

Im Vergleich zur Behandlungsmethode, welche bereits seit einigen Jahren auf dem USA-Markt angeboten wird, entwickelten wir eigenständig unsere Behandlungsmethode, die sich von der amerikanischen stark unterscheidet.

Anstelle einer Zellmischung aus dem frisch entnommenem Teil des Fettgewebes, das Erytrocyte, Fettzellen und zahlreiche andere Zellen enthält, werden bei uns die aus dem Fettgewebe isolierten Zellen, unter besonders kontrollierten Bedingungen kultiviert, um so genügend Zellen für eine Behandlung zu bekommen.

Aus diesem Grund bietet unsere Behandlungsmethode viele Vorteile. Einer davon ist, dass wir eine bedeutend kleinere Fettgewebeprobe entnehmen müssen, aus der genügend Zellen für die Behandlung isoliert werden können. Der zweite, wichtigere Vorteil ist, dass mit der Zellkultivierung die Zellen angereichert werden, so dass wir in der Zellmischung für die Behandlung viel mehr Stammzellen haben, als im Ausgangsmaterial.

Zahlreiche reife Zellen (zum Beispiel differenzierte Fettzellen), welche sich im Fettgewebe befinden, teilen sich nämlich nicht und verfallen während der Kultivierung in der Zellkultur (bei der Spülung des Nährmediums entfernen wir sie von den lebenden Zellen).

Dieser Vorgang erlaubt uns auch eine Charakterisierung der Zellen im Einklang mit den Anweisungen der Internationalen Gesellschaft für Zelltherapie und im Rahmen unserer Forschungsarbeiten wurde bewiesen, dass die von uns kultivierten Stammzellen die nötigen Marker tragen und durch Zugabe einiger Wachstumsfaktoren kann ihre Differenzierung in Knochen-, Knorpel oder Fettgewebe stimuliert werden.

Derzeit läuft auch eine Studie, bei der wir versuchen die Zellen so auszurichten, dass sie sich in Nervenzellen entwickeln.

Nach unserem Verfahren werden Zellen zwischen 10 und 14 Tage im Labor kultiviert, bis es genügend Zellen für die Behandlung gibt. Der Orthopäde injiziert unmittelbar in das erkrankte Gelenk des Hundes zwischen 3 und 4 Millionen Stammzellen und in das des Pferdes 6 Millionen Stammzellen.

Bis jetzt konnten wir bereits mehr als 170 Hunde und 20 Pferde behandeln, und zwar mit unterschiedlichsten Diagnosen wie: Knie-, Hüft-, Ellbogen- oder Sprunggelenk-Osteoarthritis, Knorpelverletzungen, Hüft- und Kniedysplasie, Sehnenentzündungen.

Tierärzte entscheiden sich oft für eine unterstützende Stammzelltherapie bei Behandlungen von Kreuzbandrissen, da die Folge solcher Verletzungen oft eine Gelenkentzündung ist (wegen Instabilität des Gelenks) – eine Stammzelltherapie kann dies verhindern.

Eine subjektive Bewertung der Besitzer und eine objektive Bewertung der Tierärzte deuten bei der Mehrheit der behandelten Hunde und Pferde auf eine mäßige bis starke Verbesserung des Zustandes beim Hinken, bei Schmerzen und allgemeinen Aktivitäten hin.

Außerdem ist der Behandlungserfolg mittels Stammzelltherapie bei zahlreichen Hunden und Pferden nachgewiesen und wurde dokumentiert: mit autoradiographischen Aufnahmen, auf denen nach der Behandlung eine Verbesserung der Gelenkfläche und eine Verringerung der Knochenauswüchse zu sehen sind, oder mit Ultraschallaufnahmen der Sehnen, die ebenso eine schnelle Verbesserung zeigen.

Angesichts der bisherigen großen Erfolge kann in den nächsten Jahren garantiert mit einer starken Entwicklung im Bereich regenerativer Stammzellbehandlungen gerechnet werden. Dessen sind wir uns sowohl an der Fakultät für Veterinärmedizin in Ljubljana wie auch beim Unternehmen Animacel bewusst.

Wir kooperieren aktiv bei weiteren Forschungen und sind davon überzeugt, dass sich als Ergebnis dieser Kooperation in den kommenden Jahren neue Therapiemethoden und so für Ihre Patienten eine noch bessere Hilfe auch bei zahlreichen anderen Erkrankungen entwickeln werden.

Animacel biotehnologija d.o.o. Außerdem verbessern wir im Unternehmen Animacel gemeinsam mit Ihnen, Tierärzten, stets unsere Dienstleistungen mit dem Ziel, die Qualität der Stammzellen zu verbessern, und zwar durch Vereinfachung der Verfahren an sich – von der Entnahme und dem Transport des Gewebes bis hin zur Lieferung der Stammzellen zurück in die Tierkliniken.

Animacel d.o.o.
www.animacel.com/en


Quellen:

  1. Mathe, G., Jammet, H., Pendic, B., Schwarzenberg, L., Duplan, J.F., Maupin, B., Latarjet, R., Larrieu, M.J., Kalic, D., Djukic, Z., 1959. [Transfusions and grafts of homologous bone marrow in humans after accidental high dosage irradiation]. Rev Fr Etud Clin Biol 4, 226-238.
  2. Thomson, J.A., Itskovitz-Eldor, J., Shapiro, S.S., Waknitz, M.A., Swiergiel, J.J., Marshall, V.S., Jones, J.M., 1998. Embryonic stem cell lines derived from human blastocysts. Science 282, 1145-1147.
  3. van der Kooy, D., Weiss, S., 2000. Why stem cells? Science 287, 1439-1441.
  4. Bailey, A.M., Kapur, S., Katz, A.J., 2010. Characterization of adipose-derived stem cells: an update. Curr Stem Cell Res Ther 5, 95-102.
  5. Ding, D.C., Shyu, W.C., Lin, S.Z., 2011. Mesenchymal stem cells. Cell Transplant 20, 5-14.
  6. Gimble, J., Guilak, F., 2003. Adipose-derived adult stem cells: isolation, characterization, and differentiation potential. Cytotherapy 5, 362-369.
  7. Dominici, M., Le Blanc, K., Mueller, I., Slaper-Cortenbach, I., Marini, F., Krause, D., Deans, R., Keating, A., Prockop, D., Horwitz, E., 2006. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy 8, 315-317.
  8. Herthel, D.J., 2002. Suspensory desmitis therapies, Proceedings of 12th ACVS symposium, pp. 165 - 167.
  9. Fortier, L.A., Travis, A.J., 2011. Stem cells in veterinary medicine. Stem Cell Res Ther 2, 9.
  10. Nixon, A.J., Dahlgren, L.A., Haupt, J.L., Yeager, A.E., Ward, D.L., 2008. Effect of adipose-derived nucleated cell fractions on tendon repair in horses with collagenase-induced tendinitis. Am J Vet Res 69, 928-937.
  11. Black, L.L., Gaynor, J., Gahring, D., Adams, C., Aron, D., Harman, S., Gingerich, D.A., Harman, R., 2007. Effect of adipose-derived mesenchymal stem and regenerative cells on lameness in dogs with chronic osteoarthritis of the coxofemoral joints: a randomized, double-blinded, multicenter, controlled trial. Vet Ther 8, 272-284.
  12. Black, L.L., Gaynor, J., Adams, C., Dhupa, S., Sams, A.E., Taylor, R., Harman, S., Gingerich, D.A., Harman, R., 2008. Effect of intraarticular injection of autologous adipose-derived mesenchymal stem and regenerative cells on clinical signs of chronic osteoarthritis of the elbow joint in dogs. Vet Ther 9, 192-200.
  13. Frisbie, D.D., Kisiday, J.D., Kawcak, C.E., Werpy, N.M., McIlwraith, C.W., 2009. Evaluation of adipose-derived stromal vascular fraction or bone marrow-derived mesenchymal stem cells for treatment of osteoarthritis. J Orthop Res 27, 1675-1680.


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