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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012)

23.10. - 26.10.2012, Berlin

Neovaskularisation von Knochenersatzmaterialien durch Co-Kultur autologer endothelialer Progenitorzellen (Cd34+) und Mesenchymaler Knochenmarksstammzellen

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Fabian Duttenhoefer - Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie, Freiburg, Germany
  • Markus Loibl - Klinikum der Universität Regensburg, Abteilung für Unfallchirurgie, Regensburg, Germany
  • Rafael Lara de Freitas - AO Forschungsinstitut, Davos-Platz, Switzerland
  • Geoff Richards - AO Forschungsinstitut, Davos-Platz, Switzerland
  • Mauro Alini - AO Forschungsinstitut, Davos-Platz, Switzerland
  • Sophie Verrier - AO Forschungsinstitut, Davos-Platz, Switzerland

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012). Berlin, 23.-26.10.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. DocPO12-857

DOI: 10.3205/12dkou523, URN: urn:nbn:de:0183-12dkou5236

Veröffentlicht: 2. Oktober 2012

© 2012 Duttenhoefer et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Die Therapie großer Knochendefekte stellt auch heute noch eine wesentliche Herausforderung der modernen Traumatologie dar. Tissue Engineering bietet potentielle Alternativen zum Goldstandard autologer Knochentransplantate. Nach wie vor zählt die initiale Neovaskularisation zu den wichtigsten limitierenden Faktoren dieser Implantate. Ziel der vorliegenden Studie war die Entwicklung eines prävaskularisierten 3D Implantats, bestehend aus autologen CD34+ endothelialen Progenitorzellen (EPC) und mesenchymalen Knochenmarksstammzellen (BMSC) kultiviert in Polyurethan (PU) Scaffolds.

Methodik: BMSC wurden aus humanem Knochenmark isoliert (Ficoll-Paque®) und EPC (CD34+) aus BMSC Fraktionen (MACS®). EPC wurden fluoreszenzmarkiert (PKH67-green®) und in Mono- und Co-Kultur mit fluoreszenzmarkierten BMSC (PKH26-red) auf 2D Matrigel® kultiviert. Das Zellverhalten wurde zu definierten Zeitintervallen mittels Epifluoreszenzmikroskopie analysiert. Zusätzlich erfolgten 3D Co-Kultur Setups (EPC, BMSC, PRP, PU-Scaffolds). Die Zellen wurden in verschiedenen Proportionen und Kulturmedien für 7 Tage kultiviert und histologisch aufgearbeitet (Toluidine blue, CD146, endothelzellspezifische AK).

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: In 2D Matrigel® zeigten EPC die Fähigkeit sich in endothelzell-typischen Netzwerken zu reorganisieren. In Co-Kultur mit BMSC konnten höher entwickelte tubuläre Strukturen beobachtet werden. Perizyten-ähnliche CD146+ Zellen rekrutierten sich ausschließlich aus BMSC Populationen. In 3D PU-Scaffolds förderte die EPC-BMSC Co-Kultur die Formation von tubulären Strukturen. Laminin, vWF, PECAM und CD146 konnten auf der Zelloberfläche nachgewiesen werden.

Die Co-Kultur von EPC und BMSC fördert die initiale Neovaskularisation von Knochenersatzmaterialien, wobei beide Zelltypen interagieren und zur Reorganisation beitragen. CD146+ tubulären Strukturen weisen auf die Differenzierung und Rekrutierung von Perizyten-ähnlichen Zellen aus der BMSC Population hin. Zu folgern ist, dass EPC klinisch relevante Zellen für die Therapie großer Knochendefekte darstellen. Gegenwärtig werden zwei Tiermodelle (ektop/orthotop) untersucht, um das Neovaskularisationspotential der EPC in vivo zu bestätigen.