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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
70. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
92. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und
47. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie

02. - 06.10.2006, Berlin

Prädifferenzierung von humanen mesenchymalen Stammzellen in Kollagen-Typ-I-Hydrogelen unter dem Einfluss von TGF-ß1

Meeting Abstract

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  • F. Fensky - Sektion Tissue Engineering, Universität Würzburg, Würzburg, Germany
  • A. Heymer - Sektion Tissue Engineering, Universität Würzburg, Würzburg, Germany
  • M. Weber - Sektion Tissue Engineering, Universität Würzburg, Würzburg, Germany
  • U. Nöth - Sektion Tissue Engineering, Universität Würzburg, Würzburg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 70. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 92. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 47. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 02.-06.10.2006. Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2006. DocE.1.6-1222

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgu2006/06dgu0048.shtml

Veröffentlicht: 28. September 2006

© 2006 Fensky et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Humane mesenchymale Stammzellen (hMSZ) können zukünftig eine alternative Zellquelle für das Tissue Engineering bilden. Eingebettet in dreidimensionale Matrices wie Kollagen-Typ-I-Hydrogele könnten diese Zellen die Grundlage für die Therapie von Gelenkknorpeldefekten darstellen. Eigene Untersuchungen diesbezüglich haben gezeigt, dass eine chondrogene Differenzierung von hMSZ in Kollagen-Typ-I-Hydrogelen unter Zugabe von TGF-ß1 über 21 Tage induziert werden kann. In der vorliegenden Studie wurde untersucht, ob eine ex vivo Prädifferenzierung von hMSZ mit TGF-ß1 über nur zehn Tage ebenfalls zu einer chondrogenen Differenzierung führt.

Methoden: Es wurden Kollagen-Typ-I-Hydrogele (Ars Arthro AG, Esslingen) mit 1x106 hMSZ/ml Gel hergestellt. Die Konstrukte wurden in chondrogenem Differenzierungsmedium unter der Zugabe von TGF-ß1 (10 ng/ml) für 10 Tage prädifferenziert und anschließend ohne diesen Differenzierungsfaktor bis zum Tag 21 weiterkultiviert. Als Positiv-Kontrolle dienten Konstrukte, die über 21 Tage in chondrogenem Differenzierungsmedium mit TGF-ß1 differenziert wurden. Als Negativ-Kontrolle wurden Gele in DMEM-F12 mit 10% FCS über einen Zeitraum von 21 Tagen kultiviert.

Ergebnisse: Wie erwartet und schon in früheren Untersuchungen gezeigt, führte die chondrogene Differenzierung über 21 Tage mit TGF-ß1 (Positiv-Kontrolle) zu einer starken Kontraktion der Gele, zu einer Differenzierung mit Chondrozyten-ähnlichen Zellen (H/E), umgeben von einer proteoglykanreichen EZM (Alzian Blau) und zu einem positiven Nachweis von Kollagen Typ II sowohl auf mRNA- als auch auf Proteinebene. Eine nur über 10 Tage dauernde Gabe von TGF-ß1 im chondrogenen Differenzierungsmedium resultierte in einer geringeren Kontraktion der Konstrukte, in einer schwächer ausgeprägten chondrogenen Differenzierung der Zellen und fehlender Expression von Kollagen Typ II. Zellen kultiviert in DMEM-F12 mit 10% FCS zeigten vereinzelt Chondrozyten-ähnliche Zellen ohne chondrogene Markergen-Expression.

Schlussfolgerung: Die vorliegenden Versuche zeigen, dass durch eine ex vivo Prädifferenzierung über 10 Tage humane mesenchymale Stammzellen in Kollagen-Typ-I-Hydrogelen zu Chondrozyten-ähnlichen Zellen differenzieren. Eine Expression der entscheidenden chondrogenen Markergene, wie Kollagen Typ II, fehlt jedoch nach 21 Tagen. Ob diese 10-tägige Prädifferenzierung zu einem ausreichend stabilen Gelenkknorpelregenerat führen kann, muss letztendlich im Tierversuch überprüft werden.