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Fragestellung: Gentransfer therapeutischer Faktoren ist eine vielversprechende Methode, reparative Prozesse bei Gelenkknorpeldefekten zu verbessern. Wir testeten die Hypothese, daß nach Konstruktion eines rAAV-hTGF-ß-Vektors und Überexpression von humanem transformierenden Wachstumsfaktor beta (TGF-ß) die proliferativen und metabolischen Eigenschaften von humanen normalen und arthrotischen Chondrozyten in Gelenkknorpelexplantaten stimuliert.

Methodik: Die Transgene standen unter Kontrolle des CMV-IE Promotor/Enhancers: Beta-Galaktosidase (ß-gal) von E. coli (rAAV-lacZ) und TGF-ß (rAAV-hTGF-ß). Humane normale und arthrotische Gelenkknorpelexplantate wurden durch rAAV transduziert und anschließend die Transgenexpression per TGF-ß-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, Typ-II-Kollagen und TGF-ß gefärbten Paraffinschnitten 22 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 TGF-ß-Überexpression über einen Zeitraum von mindestens 22 Tagen resultierte nach rAAV-h-TGF-ß-Gentransfer in humanen normalen und arthrotischen Gelenkknorpelexplantaten (bis zu 11,8-fach höher als in der rAAV-lacZ-Kontrolle; P<0,001). Ebenso führte die Überexpression von TGF-ß durch rAAV in den normalen und arthrotischen Explantaten zu einer signifikant gesteigerten Zelldichte (4,7-fach), DNS-Gehalt (bis zu 2,3-fach), Matrix-Anfärbbarkeit (bis zu 17,4-fach), Proteoglykan-Gehalt (bis zu 8,2-fach), Typ-II-Kollagen-Immunfärbungsintensität (bis zu 4,8-fach) und Typ-II-Kollagen-Gehalt (bis zu 3,4-fach) (immer P<0,001).

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