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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

26. - 29.10.2010, Berlin

Überexpression von humanem IGF-I via rAAV stimuliert die Reparatur von Gelenkknorpeldefekten in vivo

Meeting Abstract

  • M. Cucchiarini - Universität des Saarlandes, Klinik für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, Institut für Experimentelle Orthopädie, Homburg/Saar, Germany
  • M. Ekici - Universität des Saarlandes, Klinik für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, Institut für Experimentelle Orthopädie, Homburg/Saar, Germany
  • A. Weimer - Universität des Saarlandes, Klinik für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, Institut für Experimentelle Orthopädie, Homburg/Saar, Germany
  • M. Menger - Universitätsklinikum des Saarlandes, Institut für klinisch-experimentelle Chirurgie, Homburg, Germany
  • D.-M. Kohn - Universitätsklinikum des Saarlandes, Klinik für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, Homburg, Germany
  • H. Madry - Universitätsklinikum des Saarlandes, Klinik für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, Homburg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 26.-29.10.2010. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2010. DocEF13-1274

DOI: 10.3205/10dkou027, URN: urn:nbn:de:0183-10dkou0276

Published: October 21, 2010

© 2010 Cucchiarini et al.
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Text

Fragestellung: Therapeutischer Gentransfer kann potentiell die Reparatur von Gelenkknorpeldefekten verbessern. Wir testeten die Hypothese, daß die direkte Applikation eines neu klonierten rAAV-IGF-I-Vektors die Heilung osteochondraler Defekte im Kniegelenk von Kaninchen verbessert.

Methodik: Eine humane IGF-I cDNS wurde in rAAV kloniert (rAAV-hIGF-I). Insgesamt 8 weiblichen Chinchilla-Bastard-Kaninchen wurden in je zwei osteochondrale Defekte (3,2 mm Durchmesser) der Trochlea femoris rAAV-hIGF-I (Kontrolle: rAAV-lacZ im kontralateralen Knie) appliziert. Nach 3 Wochen post OP wurde die Knorpelreparatur basierend auf der Matrixanfärbung mit Safranin O (n=145 Paraffinschnitte) analysiert. β-gal, IGF-I und Typ-II-Kollagen wurden immunohistochemisch; der DNS-, Proteoglykan- und Typ-II-Kollagengehalt des Reparaturgewebes durch Hoechst 33258, DMMB und ELISA bestimmt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Applikation der Vektoren in vivo führte nicht zu Synovialitis oder Adhäsionen. Makroskopisch waren keine Unterschiede zwischen den Gruppen zu beobachten. Die β-gal Aktivität war auf die lacZ-transduzierten Kontrollen, die IGF-I Expression auf die mit rAAV-hIGF-I behandelten Defekte beschränkt. Histologisch war die Knorpelreparatur in den IGF-I-behandelten Defekten signifikant in den Einzelkategorien Defektfüllung, Integration, Matrixanfärbbarkeit, Zellmorphologie, Defekt- und Oberflächenstruktur, Formation des subchondralen Knochens (alle P<0,001) und der Tidemark (P<0,01) im Vergleich zu den lacZ-Defekten (P<0,001) verbessert. Der Gesamtwert der Knorpelreparatur war signifikant verbessert (12,4 Punkte) in den rAAV-IGF-I-transduzierten Defekten gegenüber der Kontrollgruppe (17,5 Punkte; inverse Skalierung). Mit rAAV-IGF-I-transduzierte Defekte zeigten eine höhere Immunoreaktivität für Typ-II-Kollagen als die Kontrollen. Der Proteoglykan- (1,2-fach; P=0,01), der Typ-II-Kollagen- (2,8-fach; P<0,001) und der DNS-Gehalt (3,2-fach; P<0,001) der mit rAAV-hIGF-I-transduzierten Defekte war signifikant erhöht im Vergleich zur Kontrolle. Die Daten zeigen, daß rAAV-hIGF-I eine direkte Überexpression von humanem IGF-I in ostechondralen Defekten in vivo erlaubt. Die Daten zeigen weiterhin, daß die rAAV-vermittelte Überexpression von IGF-I die Reparatur von Knorpeldefekten verbessert. Hervorzuheben ist die signifikante Steigerung der Zellproliferation und der Synthese der beiden wichtigen Matrixbestandteile Proteoglykan und Typ-II-Kollagen im Reparaturgewebe der Defekte. Diese Ergebnisse unterstützen das Konzept einer direkten Applikation von therapeutischen rAAV-Gentransfervektoren zur Verbesserung der Knorpelreparatur. Langzeitstudien sind erforderlich, um den Nutzen von rAAV-hIGF-I für die Knorpelreparatur weitergehend zu überprüfen.