Arthroskopische Knorpelzelltransplantation (Spherox)

Durch die Verkapselung von Knorpelzellen in eine autologe extrazelluläre Matrix (Sphäroidtechnologie) wird eine arthroskopische Anwendbarkeit der Knorpelzelltransplantation ermöglicht. Aktuelle Studien und eigene erste Erfahrungen zeigen vielversprechende klinische Ergebnisse.

Gelenkknorpeldefekte sind ein weit verbreitetes medizin-therapeutisches Problem. Schätzungen gehen davon aus, dass in Europa jährlich bis zu 1,5 Millionen Menschen von Gelenkknorpeldefekten betroffen sind. In einer retrospektiven Studie mit 25.000 Kniearthroskopien wurden in 60% der Patienten Knorpelläsionen festgestellt. Am häufigsten befanden sich diese retropatellar (36%) und am medialen Femurkondyl (34%). In 58% der Fälle handelte es sich um traumatische Verletzungen, von denen ca. die Hälfte mit der Ausübung von Sport zu tun hatte. Von den erhobenen Sportarten waren Fußball und Schifahren jene mit dem größten Risiko für einen Knorpelschaden. Lokalisierte Grad III oder IV Knorpeldefekte in Patienten unter 40 Jahren, die potentiell für ein knorpelchirurgisches Verfahren in Frage kämen, wurden in 7% aller Fälle gefunden [1].

Operative Therapiemöglichkeiten

Als chirurgische Methoden zur Behandlung von lokalisierten Knorpelschäden stehen uns knochenmarkstimulierende Techniken (Mikrofrakturierung bzw. Nanofrakturierung, autologe matrixinduzierte Chondrogenese), die autologe osteochondrale Transplantation und die autologe Chondrozytentransplantation zur Verfügung. Bei großen Knorpeldefekten(>2cm²) in aktiven, jungen Patienten (<50 Jahren) hat sich inzwischen die autologe Chodrozytentransplantation als Golden-Standard etabliert.

Generationen der Knorpelzelltransplantation

Seit ihrer Einführung hat sich die ACT über mehrere Generationen weiter entwickelt. Während in der 1. Generation ein autologer Periostlappen verwendet wurde, um den Defekt zu decken, und die Zellsuspension anschließend in den Defekt unter den Periostlappen appliziert wurde, kam in der 2. Generation anstatt des Periostlappens eine Membran (z.B. aus Kollagen) zum Einsatz. Dies reduzierte die Invasivität der Methode, da keine Gewinnung eines Periostlappens mehr notwendig war. In weiterer Folge wurden die Zellen bereits vor der Transplantation auf ein Trägermaterial (z.B. Kollagenmembran, Kollagengel oder Hyaluronsäurevlies) aufgebracht. Das vereinfachte vor allem die chirurgische Handhabung während der Operation und führte zu dem Namen Matrix-assoziierte autologe Chondrozytentransplantation (MACT).

Zugangswege

Für die Transplantation wird gewöhnlich ein offener Zugang zum Gelenk (mini-Arthrotomie) verwendet. Es gibt zwar Ansätze, die Transplantation auch arthroskopisch durchzuführen, jedoch gestaltet sich das Einbringen des Transplantates technisch sehr anspruchsvoll und es leidet die Zellviabilität der eingebrachten Chondrozyten. So wurde in einer Studie von Biant et al. festgestellt, dass die Zellviabilität in arthroskopisch eingebrachten Transplantaten um 16-fach niedriger war als in offen implantierten [2].

Sphäroidtechnologie

Um die genannten Einschränkungen zu überwinden wurde eine Sphäroidtechnologie entwickelt, bei der die autologen Zellen in ihrer eigenen extrazellulären Matrix verkapselt sind und selbsthaftende Sphäroide bilden. Diese lassen sich aufgrund ihrer selbsthaftenden Eigenschaft sehr gut arthroskopisch einbringen, selbst retropatellar. Der sonstige Ablauf entspricht weitgehend der herkömmlichen MACT. Bei einem ersten arthroskopischen Eingriff werden zunächst 2 osteochondrale Zylinder von der lateralen Seite der Notch entnommen und diese für die in vitro Kultivierung zur Herstellerfirma (Cod.on) eingeschickt. Nach Vermehrung der Zellen findet nach ca. 5-6 Wochen die Reimplantation der Zellen statt. Der zweite Eingriff wird ebenso arthroskopisch durchgeführt. Nach gründlichem Debridement des Knorpeldefektes wird das arthroskopische Spülwasser abgelassen und der Defekt trocken gelegt. Über eine Kanüle werden dann die Sphäroide auf den Defektgrund eingebracht. Dort können Sie in den ersten Minuten noch mit dem Tasthäkchen gleichmäßig über den Defekt verteilt werden. Aufgrund der Oberflächenspannung der Transportflüssigkeit lassen sich die Sphäroide auch sehr gut retropatellar implantieren. Pro cm² sollten zwischen 10 und 70 Sphäroide appliziert werden. Nach 20 Minuten adhärieren die Sphäroide bereits so gut am Defektgrund, dass sie nicht mehr von Spülwasser abgelöst werden.

Zulassungsstudien

Spherox besitzt eine EU-Zulassung  für Gelenkknorpeldefekte (Grad III und IV) bis zu 10cm² am Femurkondyl und an der Patella und ist seit Anfang  2019 in Österreich verfügbar. Die Wirksamkeit und Sicherheit von Spherox wurde in 2 groß angelegten Phase II und III Multicenter-Studien nachgewiesen. In der randomisierten Phase III Studie wurden insgesamt 102 Patienten eingeschlossen und die klinischen Ergebnisse (KOOS Score) der mit Spherox transplantierten Patienten gegen eine Mikrofrakturierungsgruppe verglichen. Nach 36 Monaten zeigte sich ein signifikant besseres Ergebnis für Spherox in den Subcores „Alltagsaktivitäten“ sowie „Sport und Freizeit“ im Vergleich zur Mikrofrakturierung. In den anderen Subscores (Schmerzen, Symptome und Lebensqualität) wiesen die Patienten mit Spherox ebenfalls durchgehend höhere Score-Werte auf, jedoch ohne eine statistische Signifikanz zu erreichen. Hinsichtlich der Inzidenz unerwünschter Ereignisse gab es keinen wesentlichen Unterschied zwischen den zwei Behandlungsgruppen.

Aktuelle Publikationen

In der Literatur findet man einige aktuell publizierte Studien zu klinischen Ergebnissen von Spherox. Bei einer Second-Look-Untersuchung von Patienten mit  arthroskopischer Spherox Implantation wurden in einer Studie von Siebold et al. nach durchschnittlich 3 Jahren  in 91,3% der Patienten eine normale oder fast normale makroskopische Knorpelregeneration festgestellt [3]. Eine hohe Patientenzufriedenheit und gute klinische Ergebnisse nach 3 bzw. 5 Jahren konnte in zwei weiteren Studien nachgewiesen werden [4, 5]. Retropatellare Defekte stellen gewöhnlich eine besondere Herausforderung in der Behandlung von Knorpeldefekten dar und weisen meist klinisch schlechtere Ergebnisse als Defekte am Femurkondyl  auf. Im Unterschied dazu wurde in Spherox transplantierten Patienten eine hohe Erfolgsrate bei retropatellaren Defekten gefunden, die vergleichbar war mit Ergebnissen am Femurkondyl [5]. Derzeit besteht die Zulassung von Spherox nur bei Patienten ab dem 18. Lebensjahr.   Klinische Daten von Jugendlichen (15-17 Jahren) zeigen jedoch vielversprechende Ergebnisse [4], so dass eine Erweiterung der Indikationsstellung auf jüngere Patienten angedacht werden kann.

Eigene Erfahrungen

Seit Jänner 2019 wurden von uns 9 Patienten mit Spherox im Orthopädischen Spital Speising operiert. Bei den Nachuntersuchungen (bis 6 Monate) zeigten sich gute klinische und radiologische Ergebnisse und eine hohe Patientenzufriedenheit. Die Aufenthaltsdauer bei der Implantation verkürzte sich auf eine Nacht im Vergleich zur herkömmlichen MACT mit Arthrotomie (3-5 Nächte). Da je nach Defektlokalisation das Einbringen der Sphäroide in einer „Trocken“-Arthroskopie trickreich sein kann, muss trotz reichlicher Arthroskopie-Erfahrung mit einer Lernkurve gerechnet werden.  Für osteochondrale Defekte, bei denen  eine autologe Spongiosaplastik notwendig ist und die Operation ohnehin offen durchgeführt werden muss, wird von uns nach wie vor die herkömmliche MACT verwendet.

Zusammenfassung

Bei Spherox handelt es sich um eine Methode der Knorpelzelltransplantation, die eine EU-weite Zulassung besitzt und deren Wirksamkeit durch Studien gut belegt ist. Durch die arthroskopische Anwendbarkeit bringt sie für die Patienten wesentliche Vorteile mit sich, insbesondere bei Knorpeldefekten hinter der Kniescheibe, da kein großer Zugang zum Gelenk mehr erforderlich ist und dadurch der Krankenhausaufenthalt bei der zweiten  Operation verkürzt und die Rehabilitation beschleunigt werden kann.

Literatur

1. Widuchowski, W., J. Widuchowski, and T. Trzaska, Articular cartilage defects: study of 25,124 knee arthroscopies. Knee, 2007. 14(3): p. 177-82.
2. Biant, L.C., et al., Cell Viability in Arthroscopic Versus Open Autologous Chondrocyte Implantation. Am J Sports Med, 2017. 45(1): p. 77-81.
3. Siebold, R., et al., Good clinical and MRI outcome after arthroscopic autologous chondrocyte implantation for cartilage repair in the knee. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc, 2018. 26(3): p. 831-839.
4. Hoburg, A., et al., Matrix-Associated Autologous Chondrocyte Implantation Is an Effective Treatment at Midterm Follow-up in Adolescents and Young Adults. Orthop J Sports Med, 2019. 7(4): p. 2325967119841077.
5. Niemeyer, P., et al., Clinical outcome and success rates of ACI for cartilage defects of the patella: a subgroup analysis from a controlled randomized clinical phase II trial (CODIS study). Arch Orthop Trauma Surg, 2019.

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