Knorpel-Regeneration

Gelenkknorpelschäden können aufgrund von Verletzungen, Überlastung oder genetischen Veranlagungen entstehen. Gemeinsam haben sie jedoch, dass sie nicht von selbst verheilen. Die Schäden verursachen Schmerzen und erfordern ab einem bestimmten Stadium einen klinischen Eingriff. Besonders Sportverletzungen führen häufig zu Bewegungsproblemen bei jungen Patienten. Hierbei ist eine Regeneration des ursprünglichen Gewebes besonders wichtig, um eine Implantation von künstlichen Materialien wie Metall, Keramik oder Plastik vermeiden zu können. In älteren Menschen ist Osteoarthritis weit verbreitet und benötigt einen systematischen Ansatz, der die Behandlung des umliegenden Gewebes und Entzündungen umfasst.

Die Gruppe von Sylvia Nürnberger entwickelt Systeme um Knorpelgewebe zu züchten, das beschädigten oder zerstörten Knorpel und nicht-funktionales Reparaturgewebe ersetzen kann. Die gegenwärtig vielversprechendste Methode ist die Verwendung von Biomaterialien als Trägerstrukturen („Scaffold“) für Zellen. Diese Scaffolds werden entweder vor der Implantation in vitro mit Zellen besiedelt oder gleichzeitig mit den Zellen während der Operation appliziert. Weitere Forschungsschwerpunkte sind:

  • Verwendung von dezellularisiertem Gewebe als Scaffold für den allogenen Einsatz
  • Entwicklung von Methoden um das dezellularisierte Knorpelgewebe wieder mit Zellen zu besiedeln
  • Herstellung von Scaffold Materialien mit kontrollierten Parametern (Design, mechanische Eigenschaften und Zusammensetzung)
  • Untersuchung von Substanzen mit potentiell positivem Effekt auf die Fitness und Chondrogenese der Zellen

Das allgemeine Ziel ist, den Regenerationsprozess der gängigen zellbasierten Behandlungsstrategien von Knorpeldefekten zu verbessern und zu beschleunigen sowie die Grenzen der Fehlergröße bei großer Oberflächenbehandlung zu erweitern. Außerdem wird die Funktionalität der Scaffolds mit Fettstammzellen (ASCs) als alternative Quelle für autologe Chondrozyten untersucht. Im Bereich der Sehnenregeneration wird der Einsatz der Amnionmembran als Gleitgewebe untersucht.

 

Ausgewählte Publikationen

Fürsatz M, Gerges P, Wolbank S, Nürnberger S (2021). Autonomous spheroid formation by culture plate compartmentation. Biofabrication. 2021 Jan 29.

Nürnberger S, Schneider C, Keibl C, Schädl B, Heimel P, Monforte X, Teuschl AH, Nalbach M, Thurner PJ, Grillari J, Redl H, Wolbank S (2021). Repopulation of decellularised articular cartilage by laser-based matrix engraving. EBioMedicine. 2021 Jan 16;103196.

Bachmann B, Spitz S, Schädl B, Teuschl AH, Redl H, Nürnberger S, Ertl P (2020). Stiffness Matters: Fine-Tuned Hydrogel Elasticity Alters Chondrogenic Redifferentiation. Front Bioeng Biotechnol. 2020 Apr 30;8:373.
(free PDF)

Nürnberger S, Schneider C, van Osch GVM, Keibl C, Rieder B, Monforte X, Teuschl AH, Mühleder S, Holnthoner W, Schädl B, Gahleitner C, Redl H, Wolbank S (2019). Repopulation of an auricular cartilage scaffold, AuriScaff, perforated with an enzyme combination. Acta Biomater. 2019 Mar 1;86:207-222.

Rieder B, Weihs AM, Weidinger A, Szwarc D, Nürnberger S, Redl H, Rünzler D, Huber-Gries C, Teuschl AH (2018). Hydrostatic pressure-generated reactive oxygen species induce osteoarthritic conditions in cartilage pellet cultures. Sci Rep. Nov 19;8(1):17010.
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Nürnberger S, Rentenberger C, Thiel K, Schädl B, Grunwald I, Ponomarev I, Marlovits St, Mejer Ch & Barnewitz D (2017). Giant crystals inside mitochondria of equine chondrocytes. Histochem Cell Biol. 147(5):635-649
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Schneider C, Lehmann J, van Osch GJVM, Hildner F, Teuschl A, Monforte X, Miosga D, Heimel P, Priglinger E, Redl H, Wolbank S & Nürnberger S (2016). Systematic comparison of protocols for the preparation of human articular cartilage for use as scaffold. Tissue Engineering Part C, 22(12):1095-1107.
(author's manuscript)

Utomo L, Mieke M, Pleumeekers, Nimeskern L, Nürnberger S, Stok K, Hildner F & van Osch G (2015). Preparation and characterization of a decellularized cartilage scaffold for ear cartilage reconstruction. Biomedical Materials, 10(1):015010.

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Nürnberger S, Barnewitz D, Tichy B, Ponomarev I, Meyer C, Klepal W, Albrecht C & Marlovits S (2013). (Ultra-)Structural details of cells and matrix during cartilage regeneration and differentiation in MACT-treated defects in the horse. Journal of Tissue Science and Engineering, S2:1-10.
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Nürnberger S, Meyer C, Ponomarev I, Barnewitz D, Resinger C, Klepal W, Albrecht Ch & Marlovits S (2013). Equine Articular Chondrocytes on MACT Scaffolds for Cartilage Defect Treatment. Anatomia, Histologia, Embryologia: Journal of Veterinary Medicine Series C, 42(5):332-343.

Albrecht Ch, Tichy B, Nürnberger S, Hosiner S, Zak L, Aldrian S & Marlovits S (2011). Gene expression and cell differentiation in matrix-associated chondrocytes transplantation grafts: a comparative study. Osteoarthritis and Cartilage, 19 (10):1219-1227.
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Nuernberger S, Cyran N, Albrecht Ch, Redl H, Vécsei V & Marlovits S (2011). The influence of scaffold architecture on chondrocyte distribution and behavior in matrix associated chondrocyte transplantation grafts. Biomaterials, 32(4):1032-1040.

Hildner F, Peterbauer A, Wolbank S, Nürnberger S, Marlovits S, Redl H, van Griensven M & Gabriel C (2010). FGF-2 abolishes the chondrogenic effect of combined BMP-6 and TGF-b in human adipose derived stem cells. J Biomed Mater Res A, 94(3):978-987.

Nürnberger S, Tichy B, Jabersberger T, Vécsei V & Marlovits S (2006). Histological Aspects of Articular Cartilage. Osteosynthesis and Trauma Care, 14(3):158-167.

Nürnberger S, Klepal W, Vécsei V & Marlovits S (2006). Ultrastructural Insights into the World of Cartilage - Electron Microscopy of articular cartilage. Osteosynthesis and Trauma Care, 14(3):168-180.