Bessere Behandlungsergebnisse bei Muskel-Skelett-Erkrankungen
Die Muskel-Skelett-Erkrankungen bilden eine große Gruppe von Krankheiten, die sich auf Muskeln, Gelenke und Knochen auswirken. Diese Krankheiten können für die Patientinnen und Patienten sehr einschränkend sein und deren Lebensqualität drastisch beeinträchtigen. Die heute üblichen Behandlungen umfassen häufig Prothetik oder regenerative Chirurgie, die auch die Implantation von medizinischen Vorrichtungen umfassen kann. Im Rahmen des innerhalb der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützten EU-finanzierten Projekts PREMUROSA entwickelten die Forschenden mehrere integrierte Technologien und Ansätze zur Muskel-Skelett-Regeneration. Die Technologien könnten präzisere, wirkungsvollere und personalisierte Behandlungen für Patientinnen und Patienten mit einem breiten Spektrum von Muskel-Skelett-Erkrankungen ermöglichen. „Die Muskel-Skelett-Regeneration erfordert fortgeschrittene Technologien wie 3D-Druck, zellbasierte Therapien und Biomaterialien, um die natürliche extrazelluläre Matrix nachzuahmen, die ein optimales Umfeld für die Geweberegeneration bietet und für nahtlose Integration in das Wirtsgewebe sorgt“, erklärt Lia Rimondini, Professorin an der Fakultät für Gesundheitswissenschaften der Universität Ostpiemont in Italien. Das Team arbeitete außerdem an der Implementierung prädiktiver Algorithmen, welche die personalisierte Medizin mittels rechnergestützter Modellierung unterstützen. Diese Algorithmen können die Ergebnisse verschiedener Behandlungsoptionen simulieren und vorhersagen. Dabei wird künstliche Intelligenz genutzt, um Patientendaten zu analysieren, Muster zu erkennen, Krankheitsverläufe vorherzusagen und Behandlungspläne zu personalisieren. „Im Zuge von PREMUROSA wurde ein lückenloser Ansatz zur Muskel-Skelett-Regeneration entwickelt, der die Entwicklung von Biomaterialien, patientenspezifische präklinische Modelle und klinische Werkzeuge zur Entscheidungsunterstützung umfasst“, sagt Rimondini. „Unser Rahmenwerk berücksichtigt jeden Schritt, von der Grundlagenforschung bis zur praktischen Anwendung, und leistet damit wichtige Beiträge zur Präzisionsmedizin.“
Ausbildung einer neuen Wissenschaftsgeneration
Neben der Entwicklung neuer Technologien bestand ein Teil der Projektarbeit in der Ausbildung einer neuen Kohorte von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern auf dem Gebiet der personalisierten regenerativen Medizin. Dabei kam es zur interdisziplinären Zusammenarbeit zwischen Hochschulen, Industrie und Kliniken, bei der sich die Forschenden mit verschiedenen Aspekten der Muskel-Skelett-Regeneration auseinandersetzten. „Wir haben versucht, den Ausbildungsplan mit starken multidisziplinären Kompetenzen auszustatten, wobei Kernkompetenzen in der Grundlagenforschung mit klinischen Anwendungen verbunden, Umsetzungen von Forschungsergebnissen in reale Therapien betont sowie die Teamarbeit und Zusammenarbeit von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern mit unterschiedlichem Hintergrund gefördert werden“, fügt Rimondini hinzu. Praktische Erfahrungen bei der Entwicklung von In-vitro- und In-silico-Modellen, kombiniert mit Schulungen in den Bereichen Führung, Verfassen von Projekten und Geschäftsentwicklung, rüsteten sie mit Wissen für die Herausforderungen der Praxis aus.
Erschaffung neuartiger Biomaterialien
Im Rahmen des Projekts PREMUROSA entwickelte das Konsortium neue Biomaterialien, die das Zellwachstum und die Geweberegeneration besser unterstützen, woraus verbesserte Gewebetechnik und Fortschritte in den Herstellungsverfahren zur Erzeugung komplexer, patientenspezifischer Gerüste für Knochen und Knorpel resultierten. Dazu zählte gleichermaßen die Arbeit an Stammzelltherapien, die bei der Behandlung verschiedener Muskel-Skelett-Erkrankungen einschließlich Knorpelreparatur und Knochenregeneration zum Einsatz kommen können. Zu den wichtigsten wissenschaftlichen Ergebnissen zählen die umfassende Entwicklung und Bewertung neuartiger Biomaterialien, die Erkundung von Alternativen zu Antibiotika in Form von Biomaterialien, die Entwicklung von 3D-In-vitro-Modellen zur Nachahmung von Knochengewebe, umfangreiche Arbeiten zur Gewebereparatur und Strategien zur Bandscheibenreparatur. „Unsere Innovationen haben das Potenzial personalisierter Behandlungen bei Muskel-Skelett-Erkrankungen deutlich verbessert“, bekräftigt Rimondini. Die Arbeit bedeutet, dass von Muskel-Skelett-Erkrankungen Betroffene von präziseren und individuelleren Behandlungen profitieren können, wodurch die Genesungsergebnisse optimiert und Komplikationen verringert werden. Außerdem werden die Projektergebnisse den klinischen Fachleuten bei der effektiveren Therapieauswahl helfen. „Auf diese Weise wird nicht nur die Lebensqualität der Patientinnen und Patienten verbessert, sondern langfristig auch die wirtschaftliche Belastung der Gesundheitssysteme verringert“, erläutert Rimondini.
Ein multidisziplinäres Wissenschaftsnetzwerk fördern
Rimondini zufolge besteht die wertvollste Errungenschaft der PREMUROSA-Forschung in einem brillant aufgebauten Netzwerk aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern verschiedener Disziplinen, die effizient zusammenarbeiten. Auch nach Projektabschluss wird das Team seine neuen Biomaterialien weiterentwickeln, und die Zusammenarbeit wird fortgesetzt. „Bleiben Sie mit unseren Aktualisierungen auf dem Laufenden“, fügt Rimondini hinzu. „Neue Technologien sind im Kommen!“
Schlüsselbegriffe
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