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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
72. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 94. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 49. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

22. - 25.10.2008, Berlin

Non-viraler Gentransfer von BMP-2 Plasmiden mit einem Copolymer Protected Gene Vector (COPROG) inkorporiert in eine Poly(D,L-Laktid)-Beschichtung zur Beschleunigung der Frakturheilung

Meeting Abstract

  • P. Schwabe - Charité - Universitätsmedizin Berlin, Julius Wolff Institut, Centrum f. Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin, Germany
  • B. Wildemann - Charité - Universitätsmedizin Berlin, Julius Wolff Institut, Centrum f. Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin, Germany
  • A. Stemberger - Klinikum Rechts der Isar der TU München, Institut für Experimentelle Onkologie und Therapieforschung, München, Germany
  • C. Plank - Klinikum Rechts der Isar der TU München, Institut für Experimentelle Onkologie und Therapieforschung, München, Germany
  • R. Ganzert - Charité - Universitätsmedizin Berlin, Julius Wolff Institut, Centrum f. Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin, Germany
  • J. Eberhardt - Charité - Universitätsmedizin Berlin, Julius Wolff Institut, Centrum f. Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin, Germany
  • K. Dähn - Charité - Universitätsmedizin Berlin, Julius Wolff Institut, Centrum f. Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin, Germany
  • N.P. Haas - Charité - Universitätsmedizin Berlin, Julius Wolff Institut, Centrum f. Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin, Germany
  • G. Schmidmaier - Charité - Universitätsmedizin Berlin, Julius Wolff Institut, Centrum f. Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 72. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 94. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 49. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 22.-25.10.2008. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2008. DocEF17-539

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dkou2008/08dkou062.shtml

Veröffentlicht: 16. Oktober 2008

© 2008 Schwabe et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Das Ziel der Studie war es, den Effekt eines non-viralen Gentransfers von BMP-2 Plasmiden mittels eines neu entwickelten Copolymer Protected Gene Vectors, inkorporiert in eine Polylaktid-Beschichtung für osteosynthetische Implantate, auf die Frakturheilung zu untersuchen.

Methodik: In einem etablierten Rattenfrakturmodell wurden bei 5 Monate alten Sprague-Dawley Ratten standardisierte Frakturen der rechten Tibiae gesetzt (n=20/Gruppe I-III, n=25/Gruppe IV). Anschließend wurden die Frakturen mit beschichteten vs. unbeschichteten Titan K-Drähten stabilisiert. Die Tiere der Gruppen I-III wurden an den Tagen 28 und 42 und die der Gruppe IV an den Tagen 2, 4, 7, 28, 42 für die Untersuchungen geopfert. Folgende Gruppen wurden untersucht: I. Kontrolle; II. PDLLA + Polymer-beschichtete K-Drähte; III. PDLLA + Polymer + BMP-2 Plasmid (40μg) beschichtete K-Drähte; IV. PDLLA + Polymer + Luciferase Plasmid (40μg) beschichtete K-Drähte.

Die Gruppen I-III wurden biomechanisch und histomorphometrisch untersucht. Die Gruppe IV diente zur Darstellung der Transfektion und der Sicherheit des Vektors. Hier wurden neben den Tibiae auch Organe wie Leber, Lunge, Milz, Nieren, Gehirn, Muskel und die Eierstöcke mittels Luciferase rt-PCR auf eine Transfektion hin untersucht.

Ergebnisse: Biomechanik: Während die lokale Applikation von BMP-2 Plasmiden nach 28 Tagen keinen signifikanten Unterschied zwischen den Gruppen zeigte, konnte nach 42 Tagen eine signifikant (p0.05 ANOVA, Bonferroni) höhere Maximalbelastung im Vergleich zur Kontrollgruppe detektiert werden.

Histomorphometrie: Die Analyse zeigte eine signifikant (p0.05 ANOVA, Bonferroni) erniedrigte Periostale Kallusdichte in der BMP-2 Gruppe verglichen zu der Kontrollgruppe am Tag 28. Dieser Unterschied zeigte sich nicht nach 42 Tagen. Für die weiteren Parameter (Tibiadurchmesser, Mineralisierte Kortexfläche, Periostale Kallusfläche, Periostale Knorpelfläche) ergaben sich weder nach 28, noch nach 42 Tagen signifikante Unterschiede.

Sicherheitsaspekt: Bei der rt-PCR Analyse der Gruppe IV zeigte sich Luciferase auf RNA-Level in allen Knochenproben zu allen Zeitpunkten, während in den weiteren Organen keine Probe positiv für Luciferase war.

Schlussfolgerung: Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass die non-virale Applikation von BMP-2 von COPROG beschichteten Implantaten einen Effekt auf die Frakturheilung hat. Das Implantat dient auf der einen Seite als Stabilisator und auf der anderen Seite als Drug-Delivery System. Die PCR Analyse zeigt, dass die Transfektion auf lokaler Ebene funktioniert und sicher ist, da keine systemische Transfektion festgestellt werden konnte.

Dies ist die erste in vivo Studie mit einer BMP-2 Plasmid Applikation durch einen COPROG Vektor und PDLLA beschichtetes Implantat. Durch die Beladung des Vektors mit einer höheren Menge an Plasmid DNA ist für weitere Studien mit einer deutlich höheren Effizienz zu rechnen.