Lipogems® verstehen: Wie klinische Erfolge Wissenschaftler zur Entdeckung der Heilungsmechanismen von Fettgewebe führten

Carlo Tremolada, Camillo Ricordi, Arnold I. Caplan, Carlo Ventura · 2016

Fettgewebe bewahrt Heilungszellen in ihrer natürlichen Umgebung

Herkömmliche Methoden zur medizinischen Nutzung von Fett beinhalten oft den Abbau des Gewebes durch Enzyme oder aggressive Aufbereitungsverfahren. Dies kann die empfindlichen Strukturen schädigen, die Heilungszellen gesund erhalten. Lipogems® verfolgt einen anderen Ansatz. Das Verfahren nutzt ausschließlich eine schonende mechanische Aufbereitung, um winzige Fragmente Ihres eigenen Fettgewebes zu gewinnen.

Diese sanftere Methode erhält das, was Wissenschaftler als „stromale vaskuläre Nische" bezeichnen. Stellen Sie sich diese als eine schützende Umgebung vor, in der regenerative Zellen leben und gedeihen. Wenn diese Umgebung intakt bleibt, sind die darin enthaltenen Heilungszellen gesünder und aktiver als Zellen, die chemisch von ihrer natürlichen Umgebung getrennt wurden.

Ärzte beobachteten Heilung, bevor Wissenschaftler verstanden, warum

Die Geschichte von Lipogems® ist in der Medizin ungewöhnlich. Die meisten Behandlungen beginnen im Labor und werden dann bei Patienten angewendet. Bei Lipogems® verlief es umgekehrt. Dr. Carlo Tremolada entwickelte das Gerät ursprünglich, um Fetttransplantationen in der plastischen Chirurgie zu verbessern. Er und andere Ärzte stellten fest, dass Patienten nach der Behandlung eine unerwartet gute Weichgewebereparatur erlebten.

Diese überraschenden klinischen Ergebnisse weckten die Neugier der Forscher. Wissenschaftler begannen, das Lipogems®-Produkt zu untersuchen, um zu verstehen, was es so wirksam machte. Dieser „Bed-to-Bench"-Ansatz – bei dem Patientenergebnisse die wissenschaftliche Entdeckung leiten – hat zu wichtigen Erkenntnissen darüber geführt, wie Fettgewebe die Heilung unterstützt.

Erhaltene Zellen zeigen stärkeres regeneratives Potenzial

Laborstudien zeigten, dass sich Stammzellen aus Lipogems®-aufbereitetem Gewebe anders verhalten als Zellen, die mit herkömmlichen Enzymmethoden extrahiert wurden. Die Lipogems®-Zellen wiesen genetische Muster auf, die mit folgenden Eigenschaften assoziiert sind:

  • Selbsterneuerung: Die Fähigkeit, ihre regenerativen Eigenschaften über die Zeit zu bewahren

  • Stammzelleigenschaften: Charakteristika, die es ihnen ermöglichen, die Gewebereparatur zu unterstützen

  • Neurales Potenzial: Gene, die mit der Entwicklung von Nervengewebe zusammenhängen

Diese Ergebnisse legen nahe, dass das Belassen der Zellen in ihrer natürlichen Gewebeumgebung dazu beiträgt, ihre Heilungsfähigkeiten zu erhalten. Die intakte Nischenstruktur scheint die Fähigkeit der Zellen zu schützen, hilfreiche Substanzen freizusetzen, die die Gewebereparatur unterstützen.

Eingefrorenes Gewebe behält seine Heilungseigenschaften

Ein durch die Forschung entdeckter praktischer Vorteil ist, dass Lipogems®-Gewebe sicher eingefroren und gelagert werden kann. Nach dem Auftauen behält das Gewebe seine schützende Nischenstruktur intakt. Die eingebetteten Stammzellen bleiben lebendig und funktionsfähig.

Dies bedeutet, dass Ärzte möglicherweise Gewebe einmalig entnehmen und für mehrere Behandlungen über einen längeren Zeitraum verwenden können. Patienten würden keine wiederholten Entnahmeverfahren benötigen. Diese Erkenntnis eröffnet Möglichkeiten für eine komfortablere Behandlungsplanung.

Zellen reagieren besser auf Heilungssignale, wenn sie geschützt sind

Forscher testeten auch, wie gut die Zellen auf verschiedene Stimulationsmethoden reagierten. Sie verglichen Lipogems®-gewonnene Zellen mit Zellen, die mittels Enzymen extrahiert wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass geschützte Zellen deutlich besser auf chemische Signale und physikalische Energie, wie elektromagnetische Felder, reagierten.

Bei Exposition gegenüber diesen Signalen zeigten Lipogems®-Zellen höhere Entwicklungsraten zu verschiedenen nützlichen Zelltypen:

  • Herzmuskelzellen

  • Gefäßendothelzellen

  • Skelettmuskelzellen

  • Nervenzellen

Diese verstärkte Reaktionsfähigkeit könnte den klinischen Erfolg erklären, den Ärzte bei Patienten mit Lipogems®-Behandlung beobachteten.

Das Gewebe wirkt als Heilungssystem mit verzögerter Freisetzung

Wissenschaftler gehen davon aus, dass das Lipogems®-Produkt wie ein natürliches Freisetzungssystem wirkt. Das intakte Fettgewebe setzt nach und nach hilfreiche Substanzen frei, die als trophische Mediatoren bezeichnet werden. Diese chemischen Botenstoffe wandern zum umliegenden geschädigten Gewebe und helfen dabei, eine bessere Umgebung für die Heilung zu schaffen.

Anstatt einen einzelnen Zellschub abzugeben, bietet das Gewebe eine kontinuierliche Unterstützung. Dieser Effekt der „verzögerten Freisetzung" könnte erklären, warum Patienten nach der Behandlung eine anhaltende Verbesserung erfahren. Die erhaltene Nischenstruktur ermöglicht es den eingebetteten Zellen, ihre natürliche Kommunikation mit dem umliegenden Gewebe fortzusetzen.

---

Was dies für Ihre Behandlungsentscheidung bedeutet: Diese Forschung hilft zu erklären, warum die Lipogems®-Aufbereitungsmethoden wichtig sind. Indem die natürliche Struktur Ihres Fettgewebes erhalten wird, anstatt es chemisch aufzuspalten, verbleiben die regenerativen Zellen in ihrer schützenden Umgebung. Dies kann dazu beitragen, dass sie nach der Transplantation zur Unterstützung der Gewebereparatur wirksamer arbeiten.

---

Quelle: Tremolada et al., None, 2016.

Originalpublikation

Mesenchymal Stem Cells in Lipogems, a Reverse Story: from Clinical Practice to Basic Science

Carlo Tremolada, Camillo Ricordi, Arnold I. Caplan, Carlo Ventura · 2016

The idea that basic science should precede clinical practice has been consolidated as the cornerstone of Molecular Medicine. Nevertheless, there is increasing concern over the low efficiency and high costs related to translating achievements from bench to bedside, particularly in stem cell biology and Regenerative Medicine. As an alternative paradigm, Medical Science provides remarkable reverse stories where clinical observations have driven major advances in basic research, leading to progression in clinical practice. Within this context, we discuss our recently developed method and device, Lipogems, for processing human adipose tissue solely with mild mechanical forces to yield a microfractured tissue product. Initially conceived to improve lipofilling technique for plastic surgery, clinical evidence showed unprecedented soft tissue repair following Lipogems transplantation. This reverse bed-to-bench approach revealed that Lipogems maintains an intact stromal vascular niche harboring mesenchymal stem cells and pericytes with self-renewal/stemness patterning and neurogenic commitment capacity. The product can be reliably cryopreserved without losing niche structure or stem cell viability. Notably, Lipogems-derived stem cells are significantly more responsive to chemical agents and electromagnetic fields than enzymatically dissociated cells, showing higher commitment along myocardial, endothelial, skeletal muscle, and neural lineages. These findings help unravel mechanistic bases of Lipogems healing properties and may further deploy its use in tissue rescue applications.

Verwandte Forschung