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Fragestellung: Eine in den letzten Jahren zunehmend diskutierte Möglichkeit zur Gewinnung von Knorpelersatzgewebe ist die Verwendung von humanen mesenchymalen Stammzellen, welche sich aufgrund ihrer pluripotenten Eigenschaft durch Stimulation zu Chondrocyten differenzieren lassen. Hierbei ist zur Proliferation als auch zur anschließenden Differenzierung das verwendete Nährmedium essentiell. In folgender Arbeit wurden 4 verschiedene Medien im Hinblick auf ihre Proliferations- und Differenzierungseigenschaften von humanen mesenchymalen Stammzellen zu Chondrocyten untersucht.

Methodik: Humane mesenchymale Stammzellen wurden aus dem Knochenmark von 22 Patienten gewonnen und anschließend in der Gruppe I in aMEM-Medium (Mediatech Inc.) mit18% FCS Zusatz, in Gruppe II in MSCGM-Medium (Fa. Cambrex) mit 10% FCS Zusatz, in Gruppe III in einem von Verfaillie et al. beschriebenen Medium mit 2% FCS Zusatz, sowie in Gruppe IV in X-vivo 15 Medium (Fa Bio Whittacker) mit 2%FCS Zusatz kultiviert. Anschließend wurde zur Bestimmung der Proliferation die Zeit bis zur ersten Verdoppelung der Zellzahl untersucht. Die Differenzierung der Stammzellen zu Chondrocyten erfolgte in der Monolayerkultur durch Zusatz von 5 ngTGF-ß1 je ml Medium während 6 Tagen sowie 200 ng IGF 1 je ml Medium während 12 Tagen.

Ergebnisse: In Gruppe I lag der Median der Tage bis zur ersten Zellpopulationsverdopplung bei 9,2 Tagen (oberes Quartil (OQ) = 9,6Tage unteres Quartil (UQ) =8,8Tage). In Gruppe II lag er bei 18,35 Tagen (OQ= 29,85, UQ= 8,5), in der Gruppe III bei 18,5 Tagen (OQ= 26, UQ= 11,29) und in Gruppe IV bei 8,3 Tagen (OQ= 10,4, UQ= 5,6). Hinsichtlich der Differenzierung fanden sich im Verlauf der Proliferation sowohl in Gruppe I als auch II eine erhöhte Spontandifferenzierung zu Fettzellen bzw. fibrocytären Zellen. In den Gruppen III und IV mit 2% FCS fand sich während der Proliferationsphase keine Spontandifferenzierung. Bei 2% FCS Zugabe ließ sich von uns, durch Stimulation mittels IGF 1 und TGF-ß1, keine Differenzierung zu Chondrozyten induzieren.

Abbildung 1 [Abb. 1]

Schlussfolgerung: Unsere Ergebnisse lassen vermuten, dass ein Anteil von mehr als 10% FCS im Medium während der Proliferation zu einer vermehrten Spontandifferenzierung führt. Hier zeigten beide Medien mit 2% eine deutlich geringere Frequenz zur Spontandifferenzierung. Weder in Gruppe III noch in Gruppe IV ließ sich bei 2% FCS eine Differenzierung der humanen mesenchymalen Stammzellen zu Chondrocyten induzieren. Eine gute Induktion zur Differenzierung zu Chondrocyten konnte bei 10% FCS Zugabe zu x-vivo 15 gesehen werden. Somit ist nach unserer Erkenntnis eine Proliferation in x-vivo15 mit 2%FCS Zusatz am schnellsten und mit dem geringsten Anteil an Spontandifferenzierungen verbunden. Dagegen war eine Differenzierung der Stammzellen zu Chondrocyten in x-vivo15 mit 10%FCS Zusatz empfehlenswert.