Matrixassoziierte Stammzelltransplantation (MAST)

Wir sind eines der ersten Zentren weltweit, das die matrixassoziierte Stammzellentransplantation anbietet. Dabei wird eine Kollagenmatrix mit Stammzellen gesättigt und transplantiert. Die Stammzellen werden im Gelenk so stimuliert, dass sie sich in Knorpelzellen differenzierten, d.h. entwickeln. Im Vergleich alleinigen Mikrofrakturierung entsteht besserer Knorpel, da eben wesentlich mehr Stammzellen vor Ort sind und zusätzlich eine Kollagenmatrix eingesetzt wird (s.u.). Bei diesem höchst komplizierten Verfahren werden während der Operation Stammzellen gewonnenen, kultiviert und replantiert. Das bedeutet, dass nur eine einzige Operation nötig ist, da nicht wie bei der Knorpelzelltransplantation (ACI oder MACI) bei einem vorherigen Eingriff die Knorpelzellen gewonnen werden und dann über mehrere Wochen gezüchtet werden müssen um dann wieder eingesetzt zu werden. Wie bei der MACI wird dabei eine Kollegenmatrix verwendet, da diese die initale Stabilität erhöht und nicht von so schnell wie nötig von Stammzellen generiert werden kann.

Bei diesem Verfahren wird zunächst mittels Arthroskopie der Knorpeldefekt genauestens evaluiert und festgestellt ob der Knorpel tatsächlich nicht erhalten werden kann wie z.B. bei einer subchondralen Bohrung. Ist dies nicht der Fall erfolgt zunächst ein Debridement d.h. Entfernung sämtlichen nicht tragfähigen Knorpels. Danach erfolgt zur Verbesserung der Durchblutung eine Mikrofrakturierung (s.o.). Nun wir die Arthroskopie beendet und offen weiter operiert, da bisher die MAST noch nicht komplett arthroskopisch möglich ist (Wir arbeiten aber bereits an einer Technik, die dies in Zukunft komplett arthroskopisch erlauben wird). Der Defekt wird dann ausgemessen und eine Kollagenmatrix so zugeschnitten, dass diese exakt in den Defekt passt. Die von uns verwendete Kollagenmatrix besteht aus zwei Schichten (Bilayer), die dem Kollagenaufbau des normalen Knorpels nachempfunden ist (Abbildung unten). Die Kollegenmatrix ist genau so dick wie der zu ersetzende Knorpel. Das bedeutet, dass auch nur Defekte mit Knorpeldicke mit dieser Matrix ersetzt werden können. Wenn der Defekt tiefer in den Knochen reicht muss daher erst mittels Knochentransplantation der subchondrale Knochen stabil aufgebaut werden um die Matrix tragen zu können. Wir transplantieren dabei meist Knochen, den wir während derselben Operation aus der proximalen oder distalen Tibia entnehmen.

Dann werden die Stammzellen über eine spezielle Blutentnahme aus dem Beckenkamm gewonnen. In diesem Blut sind etwa 3% Stammzellen. Im Vergleich dazu sind in dem aus dem peripheren Blut aus Venen nur 0,1% Stammzellen. Trotzdem wird von vielen anderen Anwendern dieses stammzellarme periphere Blut verwendet. Wir führen während der Operation mit dem stammzellreichen Blut aus dem Beckenkamm eine intraoperative Kultivierung durch eine spezielle Zentrifugation durch und verwenden dann den Überstand. Der Stammzellgehalt der verwendeten Lösung steigt damit auf etwa 6%, also der 60-fachen Konzentration als im "normalen" Blut. In diese Stammzelllösung wird nun die Kollegenmatrix eingelegt. Dann wird die mit Stammzellen imprägnierte Kollagenmatrix in den Defekt eingeklebt. Dabei verwenden wir Spezialkleber aus Fibrin. Das Einkleben der Kollagenmatrix ist der schwierigste Teil der Operation und wir haben dafür eine spezielle Technik entwickelt, die eine so hohe Stabilität erreicht, dass das Gelenk sofort bewegt werden kann. Diese Bewegungsmöglichkeit ist bei der Stammzelltransplantation noch wichtiger als bei allen anderen knorpelchirurgischen Maßnahmen weil erst durch die Bewegung  in Verbindung mit Teilbelastung (15kg) aus den Stammzellen Knorpelzellen differenzieren. Das bedeutet, dass nur mit einer so ausgefeilten Technik, die eine sofortige Bewegung erlaubt tatsächlich aus den Stammzellen Knorpel wird. Die Matrix dient dabei als Gerüst. Untersuchungen haben nämlich gezeigt, dass Stammzellen zwar mühelos bei adäquatem Reiz zu Knorpelzellen differenzieren, aber nur sehr eingeschränkt eine Kollagenmatrix bilden können. Unsere bisherigen Nachuntersuchungsergebnisse sind sehr Erfolg versprechend und den Ergebnissen der alleinigen Mikrofrakturierung, OATS und auch der MACI (s.o.) überlegen.

Zusammenfassend halten wir die Matrix-assoziierte Stammzellentransplantation (MAST) für das derzeit beste Verfahren für Behandlung von Knorpeldefekten. Diese Technik setzen wir seit 2009 ein und haben inzwischen sehr überzeugende Ergebnisse im mittelfristigen Verlauf feststellen können.  Inzwischen konnten wir durch histologische Untersuchungen beweisen, dass durch unser Verfahren eine Knnorpelstruktur mit in einer Kollagenmatrix eingebettete Knorpelzellen entstehen die der normalen Knorpelstruktur stark ähnelt (s.u.).

Bitte beachten Sie: Die folgenden Abbildungen zeigen explizit medizinische Themen in aller Deutlichkeit.