Artikel
MMP3 Sekretion expandierter Chondrozyten ermöglicht eine Vorhersage über das ektope Knorpelbildungspotential in vivo
Suche in Medline nach
Autoren
Veröffentlicht: | 9. Oktober 2007 |
---|
Gliederung
Text
Ziel: Die Expansion von Chondrozyten in Monolayerkultur resultiert in einer raschen Dedifferenzierung der Zellen, die einhergeht mit dem Verlust der Fähigkeit, in vivo ektopen Knorpel zu bilden. Knorpelreparaturen durch die autologe Chondrozytentransplantation (ACT) versprechen bessere Ergebnisse, wenn Zellen eingesetzt werden, die ihre ektope Knorpelbildungsfähigkeit noch besitzen, während dedifferenzierte Zellen möglicherweise nur noch Faserknorpel regenerieren. Bevorstehende Anpassungen an EU-Recht verlangen weitergehende Qualitätskontrollen für Tissue Engineering Produkte einschliesslich der zell- und molekularbiologischen Eignungsüberprüfung von zu verwendenden Zellen. Die Bestimmung des Differenzierungsgrades expandierter Chondrozyten könnte ein geeigneter Qualitätsparameter für die Eignung von Chondrozyten zur ACT darstellen. Ziel dieser Studie war es, sezernierte Markermoleküle zu identifizieren, die die ektope Knorpelbildungsfähigkeit expandierter Chondrozyten vorhersagen könnte.
Methodik: Der Gehalt standardisierter Kulturüberstände an 15 verschiedenen Interleukinen und 8 unterschiedlichen Matrixmetalloproteinasen (MMP) von frisch isolierten (n=5) und für 2 bzw. 6 Populationsverdopplungen (PD) expandierten Chondrozyten, wurde mit Hilfe eines Multiplexed Immunoassays untersucht. Konzentrationen bekannter Knorpel-Differenzierungsmarker, wie COMP und YKL-40, wurden mit kommerziell erhältlichen ELISAs bestimmt. Parallel wurde die ektope Knorpelbildungsfähigkeit dieser Chondrozyten nach subkutaner Transplantation für 4 Wochen in eine immundefiziente Maus überprüft.
Ergebnisse: Frisch isolierte und für 2 PD expandierte Chondrozyten waren in der Lage, ektop stabilen, Kollagen Typ II-positiven Knorpel zu produzieren, während keiner der für 6 PD expandierten Konstrukte eine knorpelige extrazelluläre Matrix synthetisieren konnte. Der Verlust der Knorpelbildungsfähigkeit zwischen 2 und 6 PD korrelierte mit einem Abfall der MMP3 Sekretion auf <10% der initialen Werte direkt nach Isolation der Chondrozyten aus der Knorpelmatrix. Andere untersuchte Moleküle ergaben keine Korrelation zum Differenzierungszustand der Chondrozyten. Zellen von ausgesuchten Spendern, die bereits nach 2 PD nur noch geringe (<10%) MMP3 Spiegel sezernierten, konnten in vivo keinen ektopen Knorpel bilden.
Schlussfolgerung: Der Verlust der ektopen Knorpelbildungsfähigkeit im Verlauf der Dedifferenzierung von Chondrozyten kann durch die Bestimmung ihrer relativen MMP3-Sekretion vorhergesagt werden. Wir empfehlen daher, MMP3 als Indikator für den Grad der Dedifferenzierung von Chondrozyten zu verwenden und schlagen vor, nur Chondrozyten für die regenerative Knorpelheilung einzusetzen, die eine residuale MMP3 Sekretion von mehr als 20% vorweisen können.