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Fragestellung: Endotheliale Progenitor Zellen (EPCs) können in vivo aus dem Knochenmark mobilisiert werden, ermöglichen die Neovaskularisierung und tragen zu Reparaturprozessen bei. Da die Osteogenese and die Angiogenese eng verwobene Prozesse darstellen, sind EPCs aus dem peripheren Blut ein viel versprechendes Werkzeug für Tissue Engineering mit dem Ziel der Knochenregeneration. Jedoch ist die Zellzahl, die von Probanden erhalten werden kann, sehr limitiert. In Vorarbeiten konnten wir zeigen, dass das Cystein-reiche Protein 61 (CYR61), ein matrizelluläres Signalprotein der CCN-Familie, In vivo bei Situationen der Regeneration verstärkt exprimiert ist. In diesem Projekt gingen wir der Frage nach, ob CYR61 die EPCs beeinflussen kann.

Methodik: CYR61 wurde aus Insektenzellen als Fusionsprotein mit der Fc-Domäne des humanen IgG gereinigt. Mononukleäre Zellen des peripheren Blutes von Spendern wurden via Dichtegradientenzentrifugation isoliert. Durch Adhäsion und Kultur in EPC-Medium wurden Zellpopulationen erhalten und mittels FACS-Analyse, Immuncytochemie, RT-PCR, Aufnahme von acLDL und Anfärbung mit ulex Lektin als EPCs charakterisiert.

Ergebnisse: Die Gabe des CYR61-Proteins führte zu einer gesteigerten ex vivo Propagation der EPCs. Bereits 50 ng/ml CYR61 waren wirksam und mit 500 ng/ml CYR61 wurde eine 7-fache Steigerung der EPC-Zellzahl in der Kulturdauer von 1 Woche erreicht. Die Gabe des IgG Fc-Tag hatte keinen Effekt auf die EPC-Zahl. Charakterisierungen der CYR61-behandelten und der Kontrollzellen zeigten, dass die Expression der Marker der EPCs durch CYR61 unbeeinflusst waren. Die Expression von CD34, CD133, KDR und weiterer Marker war in FACS-Analysen, in immuncytochemischen Analysen und in der RT-PCR unver-ändert. Der Effekt von CYR61 kam primär durch eine verbesserte Adhäsion der Zellen zustande. Mutierte CYR61-Proteine mit defekten Bindungsstellen für die Integrine αvβ3 oder α6β1 dokumentierten, dass das Integrin α6β1 teilweise den stimulierenden Effekt von CYR61 auf die ex vivo Propagation der EPCs erklären kann.

Schlussfolgerungen: Die Ergebnisse belegen, dass CYR61 die ex vivo Propagation von EPCs deutlich verbessert, ohne den Phänotyp der Zellpopulation nach Expansion zu verändern. Die erhöhte Zellzahl wird durch gesteigerte Adhäsion von EPCs bzw. auch durch eine CYR61-abhängige Differenzierung monozytärer Zellen zu EPCs ermöglicht. Dieser Befund könnte zur Verbesserung von Zell-basierten Verfahren mit dem Ziel der Knochenregeneration und Frakturheilung beitragen.