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Knorpelregeneration mittels einer trägerfreien dreidimensionalen Diffusionskultur
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Veröffentlicht: | 15. Oktober 2009 |
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Fragestellung: In der regenerativen Medizin wird die autologe Chondrozytentransplantation (ACT) verwendet, um Knorpeldefekte zu reparieren. Eine Modifikation derselben, die matrixgestützte autologe Chondrozytentransplantation (MACI) wird mit unterschiedlichen Ergebnissen eingesetzt. Es besteht eine generelle Diskussion darüber, ob die Verwendung von Leitschienen bei der Regenration von Knorpeldefekten sinnvoll erscheint, oder ob eine leitschienenfreie Knorpelreparatur die Methode der Wahl darstellt. Hauptproblem der leitschienenfreien Knorpelregeneration stellt die Frage dar, wie man die Zellen nach der Transplantation fixieren könnte. Ziel dieser Studie war es, eine neue leitschienenfreie Diffusionskultur zu untersuchen, bei der ein Megaaggregat aus Knorpelzellen entsteht, das verwendet werden könnte, um Knorpeldefekte zu decken.
Methodik: Humane Chondrozyten der Passagen 1–7 wurden im Monolayer expandiert und in Pellet- oder Diffusionskultur überführt. Die Zellen werden hierbei am Übergang von Medium zu Gasphase auf einer ablösbaren Membran kultiviert. Nach einer Woche in Kultur wurden die Regenerate histologisch (Alzianblaufärbung, Safranin-O-Färbung), immunhistochemisch (Kollagen Typ II) sowie quantitativ mittels qRT-PCR evaluiert.
Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Eine positive Alzianblaufärbungen war in Diffusionskultur bei humanen Chondrozyten bis Passage 7 nachweisbar. Die Menge an Proteoglykanproduktion nahm im Verhältnis zur Zellzahl dabei zu. Es zeigte sich ebenfalls ein positives Signal für Kollagen Typ II in der Diffusionskultur bis Passage 7. In der qRT-PCR konnte eine Redifferenzierung humaner Chondrozyten in Diffusionskultur nachgewiesen werden. Humane Chondrozyten verloren innerhalb von drei Passagen in Monolayerkultur die Fähigkeit, Kollagen II zu exprimieren, konnte diese jedoch in Diffusionskultur wiedergewinnen. In der Diffusionskultur zeigten Chondrozyten die höchste Kollagen-II Expression in Passage 1 im Vergleich zu Pellet- oder Monolayer-Kultur.
Es konnte gezeigt werden, dass die Kultivierung in einer leitschienenfreien Diffusionskultur zu einer Redifferenzierung von humanen Chondrozyten führen kann. Chondrozyten in Diffusionskulturen bilden eigene Matrix und produzieren Kollagen II in größeren Mengen als in Monolayer- oder Pelletkulturen. Die Diffusionskultur könnte ein geeignetes Werkzeug darstellen, um neue leitschienenfreie Knorpelregenerate zu erzeugen, die für den klinischen Einsatz in Frage kämen.