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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie, 75. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 97. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 52. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

25. - 28.10.2011, Berlin

Überexpression von humanem IGF-I via rAAV stimuliert die Proliferation und Matrix-Synthese in humanen normalen und arthrotischen Chondrozyten in situ

Meeting Abstract

  • MadryM. Cucchiarini - Universitätsklinikum des Saarlandes, Experimentelle Orthopädie und Arthroseforschung, Homburg, Germany
  • D.M. Kohn - Uniklinikum des Saarlandes, Klinik für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, Homburg/Saar, Germany
  • H. Madry - Universitätsklinikum des Saarlandes, Experimentelle Orthopädie und Arthroseforschung, Klinik für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, Homburg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 75. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 97. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 52. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 25.-28.10.2011. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2011. DocGR18-573

DOI: 10.3205/11dkou511, URN: urn:nbn:de:0183-11dkou5116

Published: October 18, 2011

© 2011 Cucchiarini et al.
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Fragestellung: Der Gentransfer therapeutischer Faktoren ist eine vielversprechende Methode, reparative Prozesse bei Gelenkknorpeldefekten zu verbessern. Wir testeten die Hypothese, daß nach Konstruktion eines rAAV-IGF-I-Vektors die Überexpression von IGF-I die proliferativen und metabolischen Eigenschaften von normalen und arthrotischen Chondrozyten in humanen Gelenkknorpelexplantaten stimuliert.

Methodik: Alle Transgene standen unter Kontrolle des CMV-IE Promotor/Enhancers: Beta-Galaktosidase (β-gal) von E. coli (rAAV-lacZ) und humaner insulinartiger Wachstumsfaktor I (IGF-I) (rAAV-hIGF-I). Humane normale und arthrotische Gelenkknorpelexplantate wurden durch rAAV transduziert und anschließend die Transgenexpression per IGF-I-ELISA analysiert. Der DNS-, Proteoglykan- und Typ-II-Kollagengehalt wurde mittels Hoechst 33258, DMMB und ELISA bestimmt. Histologische und immunhistochemische Analysen wurden an Safranin O, Hämatoxylin-Eosin und Typ-II-Kollagen gefärbten Paraffinschnitten 12 Tage nach Transduktion durchgeführt. Morphometrische Messungen wurden an 3 standardisierten Stellen der Proben durchgeführt. Daten wurden geblindet von zwei individuellen Personen erhoben. Jede Kondition (n=3) wurde in zwei unabhängigen Experimenten überprüft. Die Daten sind als Mittelwert ± Standardabweichung ausgedrückt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Eine effiziente IGF-I-Überexpression über einen Zeitraum von mindestens 12 Tagen resultierte nach rAAV-IGF-I-Gentransfer in humanen normalen und arthrotischen Gelenkknorpelexplantaten (bis zu 8,5-fach höher als in der rAAV-lacZ-Kontrolle; P≤0,001). Ebenso führte die Überexpression von hIGF-I durch rAAV in den normalen und arthrotischen Explantaten zu einer signifikant gesteigerten Zelldichte (1,5-fach; P≤0,001), DNS-Gehalt (bis zu 2,1-fach; P≤0,001), Matrix-Anfärbbarkeit (bis zu 5,8-fach; P≤0,001), Proteoglykan-Gehalt (bis zu 9,4-fach; P≤0,001), Typ-II-Kollagen-Immunfärbungsintensität (bis zu 5,5-fach; P≤0,001) und Typ-II-Kollagen-Gehalt (bis zu 5,7-fach; P≤0,001).

Die Daten zeigen, daß die effiziente rAAV-vermittelte Überexpression von IGF-I signifikant die Zellproliferation von humanen normalen und arthrotischen Chondrozyten in situ stimuliert. IGF-I-Überexpression steigert ebenfalls simultan die Synthese der beiden wichtigen Matrixbestandteile Proteoglykan und Typ-II-Kollagen. Weitergehende Studien müssen den therapeutischen Nutzen von rAAV-IGF-I für die Knorpelreparatur in vivo evaluieren.