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Wilhelm Aicher forscht für die Regenerative Medizin

Die laborgestützte Regeneration von menschlichem Knorpel- und Muskelgewebe ist sein Metier: Prof. Dr. Wilhelm K. Aicher bringt sein zell- und molekularbiologisches Wissen ein, um innovative Therapien für Gewebeschäden zu entwickeln. Erfolge wie der aus patienteneigenen Zellen stammende Ersatzknorpel für das Knie weisen den Weg.

Prof. Dr. Wilhelm Aicher forscht in Tübingen an zellbasierten Therapien zur Knorpelregeneration. © privat

Wer sich zwischen den Stühlen der klassischen Fächer bewegt, ist prädestiniert für ein interdisziplinäres Arbeitsfeld wie die Regenerative Medizin. Mit besonderer Kompetenz besetzt es Apl. Prof. Dr. Wilhelm K. Aicher. Als diplomierter Biochemiker wandte er sich in seiner Promotionszeit am Tübinger Max-Planck-Institut (MPI) für Entwicklungsbiologie der Immunologie zu und promovierte Mitte der 80er-Jahre mit einer Arbeit zur zellulären und molekularen Charakterisierung von Rezeptoren auf Zellen des Immunsystems. Mit dem Gang ans MPI musste Aicher eine schwere Entscheidung treffen: Er gab sein Studium der Humanmedizin auf, das er bis dato parallel zur Biochemie verfolgt hatte. „Ich hatte bereits alle Scheine für das Physikum erlangt. Die Arbeit am MPI ließ mir dann jedoch leider keine Zeit mehr, das Medizinstudium weiterzuführen“, sagt Aicher.

Verschmerzt hat Aicher das vor allem deshalb ganz gut, weil die Approbation nie sein Ziel war. „Ich wollte von Anfang an kein praktizierender Arzt werden. Mich hat vielmehr die medizinische Forschung gereizt“, bestätigt Aicher. Sein Forschungsweg hat ihn schon früh, noch während der Promotion, in die USA geführt. „Für meine Arbeit musste ich spezifische neue Antikörper herstellen, und dafür hatten unsere Kooperationspartner am Institut für Mikrobiologie der University of Alabama (UAB) in Birmingham die besseren Voraussetzungen. Als MPI-Doktorand konnte ich dort relativ einfach als Gast arbeiten“, so Aicher. Er schrieb seine Dissertation dann auf Englisch, was 1990 in Deutschland noch längst keine Selbstverständlichkeit war. Zur Doktorprüfung kehrte er kurz nach Tübingen zurück, ging dann jedoch mit einem Stipendium des Deutschen Rheuma-Forschungszentrums wieder an die UAB in Birmingham – diesmal als Postdoc.

Die Achse Immunforschung – Rheumatologie – Regenerative Medizin

Nach dem Umstieg von der Immunologie zur Rheumatologie blieb er diesem Gebiet auch nach seiner Rückkehr nach Deutschland 1992 noch einige Zeit treu. Vier Jahre lang war Aicher Projektleiter in der Klinischen Forschergruppe Rheumatologien unter der Leitung von Prof. Dr. Hans Hartmut Peter an der Universität Freiburg und Prof. Dr. Klaus Eichmann, MPI für Immunologie – der ersten Klinischen Forschergruppe, die von der DFG eingerichtet wurde und in der Ärzte und Naturwissenschaftler zusammenarbeiteten. Es folgte ein Wechsel nach Tübingen, wo er 1996 Laborleiter des Zellbiologischen Forschungslabors der Orthopädischen Universitätsklink wurde. Im Tübinger Umfeld kam es zu einer Begegnung mit zwei Wissenschaftlern, die seiner Laufbahn erneut eine andere Richtung geben sollte.

„Ich befasste mich mit rheumatologischer Gelenkdegeneration und bekam dadurch Kontakt zu Dr. Christoph Gaissmaier und Dr. Jürgen Fritz an der BG-Unfallklinik, die mit Chondrozyen- und Osteoblasten-Kulturen arbeiteten." Sie verfolgten verschiedene Fragestellungen zu einer möglichen Nutzung von patienteneigenen Zellen zur Therapie von Knorpel- und Knochenschäden. Unter anderem sollte analysiert werden, wie vital die Zellen in Kultur sind und ob sie die richtigen Gene exprimieren. Dabei konnte ich sie dank meiner molekulargenetischen Erfahrungen unterstützen“, sagt Aicher. Diese Arbeiten, dann auch unter Mitwirkung des NMI Reutlingen, lieferten unter anderem die Grundlagen für die Gründung der TETEC AG. Das Unternehmen hat sich äußerst erfolgreich auf die Produktion patienteneigenen Knorpelgewebes für die Regenerative Medizin spezialisiert und gehört heute zu den Marktführern in diesem Bereich.

Ersatzgewebe für den Knieknorpel entscheidend optimiert

Darstellung eines Gefäßes in der humanen Plazenta. Rot: Endothelzellen, grün: mesenchymale Stammzellen. Die Zellkerne sind blau dargestellt (DAPI). Die Stammzellen umgeben die Gefäße der Plazenta. © Manuel Ruh

Aicher betrachtet es als ein besonderes Highlight seines Berufslebens, zu dieser Entwicklung einen kleinen Beitrag geleistet zu haben. Er hat sich in seiner eigenen Forschung ebenfalls auf die Regenerative Medizin spezialisiert, blieb aber an der Orthopädischen Uniklinik, über die er 1999 in der Medizinischen Fakultät der Universität Tübingen habilitierte und 2005 zum außerplanmäßigen Professor für Molekulare Medizin ernannt wurde. Seit 2006 ist Aicher außerdem stellvertretender Direktor des Zentrums für Regenerationsbiologie und Regenerative Medizin (ZRM), das gemeinsam von der Medizinischen Fakultät der Universität Tübingen und dem Universitätsklinikum gegründet wurde.

Aicher konzentrierte sich zunächst auf die Erforschung und Regeneration des Gelenkknorpels, speziell im Knie. „Da es sich hier um nicht durchblutetes Gewebe handelt, ist es relativ einfach, im Labor Ersatzgewebe aus patienteneigenen Zellen zu vermehren. Es muss jedoch auch stabil sein und sich den jeweiligen räumlichen Gegebenheiten im Knie anpassen. Dafür haben wir Biomaterialien entwickelt und patentiert. Der Durchbruch war die Entwicklung eines Trägermaterials mit Ziehharmonika-Struktur. Damit können wir die natürliche Weitenschrumpfung des Ersatzmaterials in eine Höhenschrumpfung umlenken, die uns im Knie deutlich weniger Probleme macht“, erklärt Aicher.

Parallel zur biotechnologischen Verbesserung gelang eine entscheidende Verbesserung der OP-Technik, so dass die Forschung zu einer wegweisenden neuen Therapieform führte, der trägergestützten, autologen Chondrozytentransplantation (ACT). Während früher eine Chondrozyten-Suspension unter ein mühsam blutdicht eingenähtes Stück Knochenhaut gespritzt wurde, ist es jetzt Standard, mithilfe des Trägermaterials ausstanzbare Knorpelgewebe zu erzeugen, die nur noch mit wenigen Stichen an der Operationsstelle fixiert werden müssen. So erhält der Patient aus eigenen Zellen einen Ersatzknorpel, der dem Ursprungsgewebe zwar nicht exakt gleicht, ihm jedoch sehr nahe kommt. Die Arbeiten wurden unlängst durch neue Projekte ergänzt, die sich auf die Regeneration von Bandscheibenschäden konzentrieren. Aktuell werden sie im Rahmen des REGiNA-Verbundes vom BMBF gefördert.

Erfolg soll auf Muskelregeneration erweitert werden

Adulte Stammzellen aus verschiedenen Geweben des menschlichen Körpers werden auf ihre Eignung für regenerative Therapien untersucht. Das Foto zeigt Stammzellen, die die Gefäße der Plazenta umgeben (rot: Endothelzellen, grün: mesenchymale Stammzellen; die Zellkerne sind blau dargestellt (DAPI)). © Manuel Ruh
Knorpel ist jedoch nicht das einzige Gewebe, dem das Interesse des Wissenschaftlers gilt. In Kooperation mit Regenerationsexperten der Urologischen Universitätsklinik, des Fraunhofer IPA in Stuttgart, des NMI Reutlingen sowie mit dem Institut für Systemdynamik der Universität Stuttgart wollen Prof. Dr. Arnulf Stenzl, Urologische Klinik Tübingen, und Aicher in Tübingen eine Forschergruppe etablieren, die sich mit der Regeneration von Muskelgewebe befasst. „Wir wollen die Perspektiven einer stammzellbasierten Therapie erforschen, speziell zur Behandlung der Harninkontinenz bei Frauen“, fasst Aicher zusammen. Dabei geht es nicht nur um Zellbiologie. Eine große Rolle spielen die Zellmarkierung und die dazu passende Bildgebung, das „Imaging“. Denn welche Zellen auch immer eingebracht werden: Ihr Schicksal und ihre Wirkung im Körper müssen zuverlässig und über längere Zeiträume verfolgt werden können. „Außerdem wollen wir Möglichkeiten zur nadelfreien Applikation der Zellen entwickeln, um eine injektionsbedingte Beeinträchtigung des Zielgewebes, also des Muskels, vorn vornherein auszuschließen“, so Aicher. Um diese ehrgeizigen Ziele zu erreichen, hat die Gruppe aus rund 20 Ärzten, Naturwissenschaftlern und Ingenieuren einen DFG-Antrag gestellt, der in erster Instanz positiv begutachtet wurde, so dass jetzt ein Vollantrag ausgearbeitet wird. Auch auf administrativer Ebene wird das Projekt Positives leisten, stärkt es doch die Zusammenarbeit zwischen den Universitäten Tübingen und Stuttgart, die sich seit Gründung des Interuniversitären Zentrums für Medizinische Technologie Stuttgart-Tübingen (IZST) 2007 kontinuierlich weiterentwickelt.

Ausbildung an zwei Standorten

Der im Herbst 2010 erstmals gestartete Bachelor-Studiengang Medizintechnik ist ebenfalls ein Produkt des IZST. Hier hält Aicher ebenso Vorlesungen wie im Studiengang Molekulare Medizin, der ausschließlich an der Universität Tübingen verankert ist. „Außerdem biete ich seit einigen Jahren einen Kurs für Medizinstudenten an, bei dem es um moderne Konzepte der Regenerativen Medizin geht.“ Dabei wird der Weg von der Transfusion und Transplantation zum Tissue Engineering vermittelt, „und es ist mir ein besonderes Anliegen, den Medizinstudenten einige Aspekte der Grundlagenforschung nahe zu bringen“, sagt Aicher. Hier schließt sich der Kreis an Aktivitäten, mit denen Aicher die Regenerative Medizin voranbringt und seinen Teil dazu beiträgt, sie zu einem Alleinstellungsmerkmal der Region zu machen.

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