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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

Autologer matrix-unterstützter Transfer von mesenchymalen Stammzellen in die Bandscheibe

Meeting Abstract

  • G. Omlor - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Orthopädie I, Heidelberg, Germany
  • H. Bertram - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Sektion Experimentelle Orthopädie, Heidelberg, Germany
  • K. Kleinschmidt - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Sektion Experimentelle Orthopädie, Heidelberg, Germany
  • J. Fischer - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Sektion Experimentelle Orthopädie, Heidelberg, Germany
  • M. Anton - Klinikum rechts der Isar, Institut für Experimentelle Onkologie und Therapieforschung, München, Germany
  • W. Richter - Stiftung 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. DocPO10-1154

DOI: 10.3205/09dkou594, URN: urn:nbn:de:0183-09dkou5944

Published: October 15, 2009

© 2009 Omlor et al.
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Fragestellung: Regenerative Therapien zur Behandlung von Degenerationen der Bandscheibe (BS) sind bisher nicht verfügbar. Zelltherapie erscheint vielversprechend, um eine Regeneration durch vitale Zellen zu unterstützen. Die Versorgung der Bandscheibe mit O2 und Nährstoffen sowie Druck und Osmolarität stellen ein mögliches Hemmnis für eine effiziente Zelltherapie dar. Um die Fähigkeit von mesenchymalen Stammzellen des Göttinger Minipigs (pMSC) in einer Bandscheibenumgebung zu überleben zu untersuchen, wurden die Zellen mit viralen Methoden markiert und die Transfereffizienz und Vitalität der Zellen in Bandscheibenexplantaten in vitro und nach Injektion in Bandscheibensegmente in vivo überprüft, um die Machbarkeit zelltherapeutischer Ansätze an der degenerativen BS abzuschätzen.

Methodik: Zum Transfer des Markergens in Primärzellen wurde ein retrovirales System verwendet. In einem Bandscheibenexplantatmodell des Minipigs wurden Transfereffizienz und Vitalität implantierter autologer mesenchymaler Stammzellen (pMSC) über die Enzymaktivität des Markergens Luziferase untersucht. Zusätzlich wurde an sechs Göttinger Minipigs an jeweils 2 Lendenwirbelsegmenten eine partielle Nukleotomie durchgeführt und anschliessend autologe pMSC in Fibringel injiziert. Der Zelltransfer in einem mit Al2O3 Partikeln supplementierten Fibringel in vitro und in vivo wurde durch Computertomographie (µCT) nachverfolgt und die Zellvitalität nach einer Standzeit von 3 Tagen ermittelt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Markergenexpression von pMSC blieb in vitro bis zu 70 Tage stabil und war linear zur Zellzahl. Die Nachweisgrenze rekombinanter Zellen lag bei einhundert Zellen. Durch Immobilisierung transferierter Zellen in Fibringel konnte eine Transfereffizienz in den Nucleus Pulposus von 45% erreicht werden. Drei Tage nach Implantation war in 8/12 nukleotomierten Bandscheiben deutliche Luziferaseaktivität nachweisbar. Zusätzlich konnte der erfolgreiche Transfer durch Nachweis der co-injizierten Al2O3 Partikel in 7/12 nukleotomierten Bandscheiben belegt werden.

Gentransfer in pMSC ist effizient durchführbar und resultiert im Falle des retroviralen Transfers in stabiler, langanhaltender Transgenexpression in vitro. Der Transfer vitaler Zellen in die Bandscheibe wird durch Verwendung eines Fibringels effizient durchführbar und durch Supplementierung mit Al2O3 Partikeln im µCT quantitativ nachweisbar. Durch die Verwendung des Markergens Luciferase wird ein sehr sensitiver, quantitativer Nachweis von Zellen im Gewebe möglich, mit dem vitale Zellen 3 Tage nach Injektion in vivo nachweisbar sind. Somit stellt die virale Markierung der Zellen in Kombination mit dem Nachweis per µCT ein potentes Werkzeug für die Nachverfolgung implantierter Zellen in Degenerationsmodellen der BS dar.