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Gentransfer einer humanen insulinartigen Wachstumsfaktor I (IGF-I) cDNS in transplantierbare Chondrozyten verbessert die Reparatur von osteochondralen Defekten in vivo.
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Published: | November 11, 2003 |
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Fragestellung
Traumatische Läsionen des hyalinen Gelenkknorpels heilen nicht. Der Transfer therapeutischer Gene ist eine potentielle Möglichkeit zur Verbesserung der Knorpelreparatur. Überexpression des insulinartigen Wachstumsfaktors I (IGF-I) verbessert die Struktur und Funktion von durch Tissue engineering hergestelltem Knorpel. Nach Transplantation von genetisch modifizierten Chondrozyten in Knorpeldefekte hält die Transgenexpression in vivo mindestens 32 Tage an. In dieser Arbeit untersuchen wir die Hypothese daß Überexpression von IGF-I durch transplantierbare Chondrozyten die Reparatur von osteochondralen Defekten in vivo verbessert.
Methodik
Isolierte lapine Chondrozyten wurden mit endotoxinfreien Expressionsplasmidvektoren [welche entweder das E. coli lacZ-Gen (pCMVlacZ) oder eine humane IGF-I cDNS (pCMVhIGF-I) tragen] transfiziert, in 1.2% Alginatsphären verkapselt und in osteochondrale Defekte im Femoropatellargelenk von Chinchilla-Bastardkaninchen transplantiert. Nach 14 Wochen postoperativ wurden die distalen Femora entnommen und histologische Schnitte durch das Zentrum des Defektes angefertigt. Diese wurden geblindet nach einem etablierten Bewertungssystem ausgewertet (Punktzahl: 0 = normaler Knorpel, 31 = leerer Defekt). Daten sind als Mittelwert ± Standardabweichung dargestellt. Statistische Signifikanz wurde per ANOVA bestimmt.
Ergebnisse
Zum Zeitpunkt der Verkapselung hatten pCMVlacZ- und pCMVhIGF-I-transfizierte Chondrozyten eine Viabilität von 90.7 ± 2.5% bzw. 87.1 ± 1.9%. Alginatsphären enthielten 6.2 ± 0.9 x 10e4 (pCMVlacZ) bzw. 5.5 ± 2.3 x 10e4 (pCMVhIGF-I) Chondrozyten. Knorpeldefekte, die mit pCMVhIGF-I-überexprimierenden Chondrozyten behandelt wurden, waren sowohl in den acht Einzelkategorien des Bewertungssystems: Defektfüllung, Integration, Matrixanfärbung, Zellmorphologie, Zellarchitektur, subchondraler Knochen, Bildung der "Tidemark" als auch in der Gesamtpunktzahl signifikant gegenüber der Kontrollgruppe verbessert (pCMVlacZ: 15.0 ± 2.8 Gesamtpunkte, pCMVhIGF-I: 6.6 ± 3.9 Gesamtpunkte; P < 0.01).
Schlussfolgerung
Ein Hauptproblem der Gelenkknorpelregeneration ist die schwierige Zugänglichkeit des Knorpeldefekts für therapeutische Substanzen und die Armut an Zellen, die durch einen Reparaturstimulus anregbar sind. Überexpression von humanem IGF-I in situ durch transplantierbare Chondrozyten verbessert die Reparatur von osteochondralen Defekten. Diese Daten lassen vermuten, daß therapeutischer Wachstumsfaktor-Gentransfer zur Verbesserung von Knorpelschäden angewendet werden könnte. Weitere Langzeitstudien sind erforderlich, um die Dauerhaftigkeit dieses Reparaturgewebes zu evaluieren.