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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
95. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
50. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

21. - 24.10.2009, Berlin

Fibrin als dreidimensionale Matrix fördert die chondrogene Differenzierung porciner mesenchymaler Stammzellen

Meeting Abstract

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  • J. Fischer - Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Sektion experimentelle Orthopädie, Heidelberg, Germany
  • R. Lauinger - Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Sektion experimentelle Orthopädie, Heidelberg, Germany
  • E. Steck - Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Sektion experimentelle Orthopädie, Heidelberg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 95. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 50. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 21.-24.10.2009. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2009. DocPO10-1316

DOI: 10.3205/09dkou588, URN: urn:nbn:de:0183-09dkou5884

Published: October 15, 2009

© 2009 Fischer et al.
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Fragestellung: Adulte mesenchymale Stammzellen (MSC) stellen eine attraktive Zellquelle für die Behandlung artikulärer Knorpeldefekte dar, da sie über eine hohe Regenerationsfähigkeit, gute Expansionseigenschaften und ein chondrogenes Differenzierungspotential verfügen. Häufig findet man jedoch Zellpopulationen, die unter chondrogenen Standardbedingungen (Hochdichte-Sphäroidkultur unter Verwendung des Wachstumsfaktors TGFβ im Differenzierungsmedium) nicht erfolgreich differenzieren. Ziel dieser Studie war es daher, alternative Kultivierungsbedingungen zu identifizieren, die auch suboptimalen MSC-Populationen eine erfolgreiche chondrogene Differenzierung ermöglichen.

Methodik: Porcine MSC (pMSC) wurden aus dem Knochenmark von Göttinger Minipigs (n=5), isoliert und expandiert. Für die chondrogene Differenzierung wurden Sphäroide durch Pelletierung von 500.000 MSC nach Zentrifugation erzeugt und dann direkt in chondrogenem Differenzierungsmedium kultiviert. Zusätzlich wurden zur Erzeugung von Fibrin-basierten Konstrukten 500.000 pelletierte Zellen in 50 µl Fibrinkleber (Tissucol Duo S, Baxter, Deutschland) aufgenommen. Sphäroidkulturen und Fibrin-Konstrukte wurden anschließend für 8 Wochen in chondrogenem Medium in Gegenwart des Wachstumsfaktors TGFβ (10 ng/ml) sowie BMP6 (10 ng/ml) kultiviert. Die chondrogene Differenzierung der Konstrukte wurde anhand von Paraffinschnitten mittels Alcianblau-Färbung und Immunhistologie für Kollagen Typ II bewertet.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Eine Supplementierung des chondrogenen Mediums mit TGFβ und BMP-6 führte nach 8 Wochen bei allen pMSC-Spheroiden (n=4) nur zu einer bestenfalls partiellen Differenzierung. Demgegenüber differenzierten aber unter den gleichen Kulturbedingungen alle Fibrin-basierten porcinen MSC-Konstrukte (n=5) nach achtwöchiger Differenzierungsphase erfolgreich.

Die Fibrinmatrix stellt daher eine exzellente 3D-Umgebung für die chondrogene in vitro Differenzierung von pMSC dar. Weitere Experimente müssen klären, ob der Gehalt an natürlichem, lokalem TGFβ in der Fibrinmatrix sich derart positiv auf die chondrogene Differenzierung der Stammzellen auswirkt. Fibrinkleber hat somit ein hohes Potential, um suboptimale Stammzellpopulationen, auch für einen möglichen klinischen Einsatz, erfolgreich chondrogen zu differenzieren.