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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

Optimierter Gentransfer in mesenchymalen Stammzellen zur Knorpelregeneration

Meeting Abstract

  • A. Steinert - Sektion Gentherapie, Orthopädisches Zentrum für Muskuloskelettale Forschung, Würzburg, Germany
  • N. Karl - Sektion Gentherapie, Orthopädisches Zentrum für Muskuloskelettale Forschung, Würzburg, Germany
  • C. Hendrich - Sektion Gentherapie, Orthopädisches Zentrum für Muskuloskelettale Forschung, Würzburg, Germany
  • N. Ulrich - Sektion Gentherapie, Orthopädisches Zentrum für Muskuloskelettale Forschung, Würzburg, Germany
  • S. Ghivizzani - Center for Molecular Orthopaedics, Harvard Medical School, Boston, United States of America
  • C. Evans - Center for Molecular Orthopaedics, Harvard Medical School, Boston, United States of America

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.2.2-1120

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgu2006/06dgu0071.shtml

Veröffentlicht: 28. September 2006

© 2006 Steinert et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Gentransfer hat sich als effektive Methode herausgestellt, um chondrogene Faktoren in Knorpelläsionen in therapeutischen Konzentrationen darzureichen. Gentransfer von Faktoren wie TGF-ß1 oder BMP-2 hat sich als geeignete Methode herausgestellt, um mesenchymalen Stammzellen (MSZ) in vitro und in vivo chondrogen zu differenzieren. In dieser in vitro-Studie möchten wir die Frage klären, ob die Ko-Expression von IGF-1 in der Lage ist, die Knorpeldifferenzierung von MSZ durch TGF-ß1 oder BMP-2 in Pelletkultur und in Kollagen-Hydrogel-Konstrukten weiter zu verbessern.

Methode: Humane und bovine MSZ wurden nach adhaerenter Kultur mit adenoviralen Vektoren für IGF-1, TGF-ß1 oder BMP-2 allein oder in Kombination mit jeweils 25 iu (infectious units) infiziert. Danach wurden die jeweils genetisch-modifizierten MSZ in Pellets oder paprallel in Typ I Kollagen-Hydrogelen (jeweils 3*105 Zellen/Pellet oder 200 µL Gel) in chondrogenem Differenzierungsmedium (ITS/Dexamethason/Ascorbat) für 3 Wochen kultiviert. Nicht-modifizierte und GFP-transduzierte Kulturen dienten als Kontrollen.

Ergebnisse: Die resultierenden Transgenexpressionsraten (ELISA) lagen bei den jeweils entsprechend genetisch-modifizierten Pellet- und Hydrogelkulturen um die 100 ng/mL TGF-ß1, 120 ng/mL BMP-2 und 80 ng/mL IGF-1. Beim kombinierten Gentransfer von Ad.TGF-ß1 mit Ad.IGF-1, bzw. von Ad.BMP-2 mit Ad.IGF-1 zeigten sich jeweils grössere Pellets und Konstrukte, gesteigerte GAG/DNA Syntheseraten (DMMB und Hoechst-Dye-Methode), stärkere Färbungen für Proteoglykane (Toluidinblau) und Typ II und X Kollagen (Immunhistochemie), sowie frühere Expression knorpelspezifischer Markergene (RT-PCR von Typ II und X Kollagen, Aggrecan u.a.) im Vergleich zu den Pellets und Konstrukten nach Gentransfer mit jeweils nur einem der Vektoren. Die Kontrollen (Nicht- oder GFP-modifiziert), sowie die nur IGF-1 transduzierten Kulturen zeigten sowohl in den Pellets, als auch in den Hydrogelkonstrukten keine chondrogene Differenzierung.

Schlussfolgerungen: IGF-1 zeigt in Kombination mit TGF-ß1, bzw BMP-2 synergistische Effekte bei der chondrogenen Differenzierung von MSZ in vitro. Dies kann als effektive Strategie zur Herstellung gentherapeutisch optimierter MSZ-Hydrogel-Konstrukte für die Knorpelregeneration in vivo angesehen werden.