Hilfe bei Osteoporose: Neues Hydrogel soll Knochen verdichten

Forschende der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) haben ein neuartiges Hydrogel entwickelt, das die Knochendichte lokal erhöhen und so Osteoporose vorbeugen könnte. In Kombination mit bewährten systemischen Osteoporose-Medikamenten hat sich das Material in Tierversuchen als vielversprechend erwiesen. Die Ergebnisse der Untersuchung lassen darauf hoffen, dass zukünftige Therapien Frakturen effektiver verhindern können.

Die Gefahren von Osteoporose

Bei Osteoporose wird der Knochen schneller abgebaut als neu gebildet. Dadurch verliert er nach und nach an Stabilität, was das Risiko für Brüche erheblich erhöht. Laut Dominique Pioletti, Leiter des Labors für Biomechanische Orthopädie an der EPFL, werden die wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Folgen der Krankheit oft unterschätzt.

„Ohne wirksame Prävention erleiden etwa 40 % der Frauen über 50 Jahre mindestens eine schwere osteoporosebedingte Fraktur. Bei Männern liegt der Anteil bei etwa 20 %“, erklärt Pioletti. Besonders dramatisch ist die Situation für ältere Menschen mit Schenkelhalsbrüchen: „Die Sterblichkeitsrate liegt im Jahr nach der Fraktur bei 20 %, und mehr als die Hälfte der Betroffenen erlangt nie wieder ihre vorherige Mobilität.“

Bisherige Therapien wirken langsam

Derzeitige Osteoporose-Behandlungen bestehen hauptsächlich aus systemisch verabreichten Medikamenten. Diese hemmen entweder den Knochenabbau oder fördern die Bildung neuer Knochenmasse. Der Nachteil: Die Wirkung setzt oft erst nach Monaten oder sogar einem Jahr ein. In dieser Zeit bleibt das Risiko für Knochenbrüche hoch.

Hier setzt die neue Forschung an. Pioletti und sein Team vom EPFL-Start-up Flowbone haben ein Hydrogel entwickelt, das gezielt an den geschwächten Stellen injiziert werden kann. In einer aktuellen Studie kombinierten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler diese Injektionen mit hergebrachten Osteoporose-Medikamenten. Die Ergebnisse, die in der Fachzeitschrift Bone veröffentlicht wurden, sind vielversprechend: Bei Ratten mit Knochenschwund führte die Behandlung zu einer vier- bis fünffachen Erhöhung der lokalen Knochendichte.

„In dieser Arbeit zeigen wir erstmals, dass eine Kombination aus systemischer Medikation und lokaler Injektion unseres Hydrogels eine schnelle Zunahme der Knochendichte bewirken kann“, erklärt Pioletti. Diese Therapie könnte die Prävention osteoporosebedingter Frakturen revolutionieren.

Struktur des Hydrogels

Die meisten bisherigen lokalen Osteoporose-Therapien basieren auf Pasten, die nach dem Auftragen verhärten und eine Art Zement bilden. Das neue Hydrogel ist dagegen leicht injizierbar und besteht aus einer Mischung von Hyaluronsäure und Hydroxylapatit-Nanopartikeln. Diese Substanzen imitieren die natürlichen Mineralien im Knochen und könnten so gezielt zur Regeneration beitragen.

Die Experimente zeigten, dass allein durch die Hydrogel-Injektionen die Knochendichte um das Zwei- bis Dreifache stieg. Die besten Ergebnisse erzielte jedoch die Kombination mit systemischer Therapie: Ratten, die sowohl eine knochenaufbauende Behandlung mit Nebenschilddrüsenhormon als auch eine Hydrogel-Injektion mit dem knochenschützenden Medikament Zoledronat erhielten, verzeichneten innerhalb von zwei bis vier Wochen eine fast fünffache Erhöhung der Knochendichte an der Injektionsstelle.

Zukunftsaussichten und klinische Studien

Pioletti betont, dass die Ergebnisse darauf hindeuten, dass injizierbare Hydrogele eine wichtige Ergänzung zu systemischen Osteoporose-Therapien sein könnten. Sie bieten nicht nur eine schnellere Wirkung, sondern könnten auch helfen, gezielt Knochenschwäche zu bekämpfen.

Das Flowbone-Team wartet nun auf die behördliche Genehmigung, um klinische Studien an Menschen durchzuführen. „Wir hoffen, dass wir nachweisen können, dass unser Hydrogel besonders bei Patienten mit schwachen Knochen, etwa vor der Implantation von Prothesen, von Vorteil ist. Langfristig wollen wir Therapien entwickeln, die das Risiko osteoporosebedingter Frakturen erheblich senken“, so Pioletti.