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Fragestellung: In eigenen Untersuchungen am Schafsknie wurden bei der Therapie osteochondraler Defekte subchondrale ossäre Begleitreaktion mit Ödem- und Zystenbildung beobachtet. Ziel dieses Projektes ist daher die Rekonstruktion osteochondraler Defekte mittels biphasischer Konstrukte aus autologen mesenchymalen Stammzellen (MSC) im Vergleich zur klinisch etablierten autologen Transplantation osteochondraler Zylinder am etablierten Großtiermodell.

Methodik: Bei 10 Merino-Schafen erfolgte eine beidseitige osteochondrale Defektsetzung am Schafsknie und die Entnahme von Knochenmarksaspirat aus dem Beckenkamm. Nach MSC-Isolation über Ficoll-Dichtegradientenzentrifugation aus dem Knochenmarkspunktat wurden die Zellen 4 Wochen mit DMEM und 10% autologem Serum, bei 5% pO2 bis zur Passage 1 kultiviert. Zur Herstellung des Knorpeltransplantates wurden jeweils 5*105 Zellen/ml in einer Kollagen-I-Matrix mit chondrogenem Medium +10ng/ml TGF-β3 kultiviert. Für die Präparation der Knochentransplantate wurden jeweils 1*106 Zellen mit autologem Plasma gemischt. Die Suspension diente zur Besiedlung eines β-Tricalciumphosphatzylinders. Nach der 6-wöchigen in vitro-Phase erfolgte die Implantation der biphasischen Konstrukte nach Aufbohrung des bei der Erstoperation gesetzten Defektes. Als Vergleichsgruppe wurde der gegenseitige Defekt in klinisch etablierter OATS-Technik behandelt. Die Entnahme der Spenderzylinder erfolgte aus der medialen Trochleafacette. Die Explantation der Kniegelenke fand nach Standzeiten von 6 und 12 Monaten mit bildmorphologischer (µMRT), histologischer (ICRS, O'Driscoll, Siebert) Auswertung sowie biomechanischer Indentationsmessung statt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Anhand der Genexpression und Immunhistologie konnte eine erfolgreiche chondrogene Differenzierung der ovinen MSC im Kollagengel gezeigt werden. Die β-TCP-Zylinder konnten homogen mit MSC besiedelt werden. Parallelkonstrukte wiesen nach 14 Tagen eine konfluente Besiedlung vitaler MSC auf. Die histologischen Ergebnisse nach 6 Monaten zeigten keine signifikanten Unterschiede. Für die Gruppe der biphasischen Implantate ergaben sich folgende Mittelwerte: Score nach Siebert 6,2±4,4 (range 1–13); ICRS: 9,0±5,1 (range 5–15); O'Driscoll 14,4±3,1 (range 11–18). Für die OATS-Gruppe: Score nach Siebert 6,2±3,8 (range 1–11); ICRS: 7,6±3,9 (range 3–12); OÆDriscoll 13,8±3,6 (8–18). Die biomechanischen Eigenschaften wiesen ebenfalls keine signifikanten Unterschiede auf. Zum Zeitpunkt der Abstracteinreichung waren noch keine 12 Monatsergebnisse verfügbar (zum Kongress vorhanden).

Das Verfahren kombiniert chondrales und osteogenes tissue engineering. Es ist gelungen auf Basis von autologen MSC in-vitro hergestellte chondrale und osteochondralen Konstrukte, in-vivo mittels autologem Plasma als Verbundstoff zu biphasischen Konstrukten zusammen zu fügen. Nach einer Standzeit von 6 Monaten zeigen sich diese neuartigen Konstrukte, autologen osteochondralen Zylindern gleichwertig.