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Fragestellung: Knochendefekte durch ein Trauma, atrophen Infekt/Defektpseudarthrosen, Tumorresektionen, Knie- und Hüftrevisionen nach Prothesenimplantation und Knochenzysten sind ein häufiges Problem in der Unfallchirurgie und Orthopädie. Als Goldstandard zur Auffüllung und Überbrückung dieser Knochendefekte gilt autologer oder allogener Knochen, der aber nur in begrenztem Umfang zur Verfügung steht. Aus diesen Gründen wird versucht künstlich hergestellte biokompatible Knochenersatzstoffe mit vitalen, autologen mesenchymalen Stammzellen (MSCs) zu besiedeln, um ein vitales Konstrukt herzustellen. Ungeklärt ist jedoch welchen Einfluss Vorerkrankungen wie z.B. Herzfehler, Krebserkrankungen oder auch das Alter und die Lebensweise (z.B. Rauchen) der MSC-Spender auf die Qualität der Stammzellen haben.

Methodik: Zum Aufbau einer Stammzelldatenbank werden MSCs von freiwilligen Spendern mit unterschiedlichen Vorerkrankungen und Lebensweisen entnommen, um so die diversen Einflüsse verstehen zu lernen. Nach ihrer schriftlichen Einwilligung in die Studie werden von den Patienten verschiedene Daten erhoben. Es wird ein Fragebogen zu ihren Lebensgewohnheiten (Raucherstatus, Alkoholkonsum, sportliche Betätigung, Ernährung) ausgefüllt, sowie wichtige Daten aus der Krankenakte, wie z.B. Vorerkrankungen, verabreichte Medikamente und Allergien ausgewertet.

Die mesenchymalen Stammzellen werden während einer anstehenden Routineoperation mittels Beckenkammbiopsien von den freiwilligen Spendern entnommen und direkt im Anschluss an die Entnahme isoliert. Nach einer Expansion der Zellen werden diese in Passage 1 eingefroren. In Passage 3 erfolgt dann die Charakterisierung der MSCs nach den Minimalkriterien der International Society of Cellular Therapy (ISCT). Diese beinhalten (1) das plastikadhärente Wachstum, (2) die Differenzierbarkeit in die adipogene, chondrogene und osteogene Richtung und (3) die Anwesen- bzw. Abwesenheit von spezifischen Oberflächenproteinen. Des Weiteren wird ein CFU-F (Colony forming unit-fibroblast)-Assay durchgeführt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Erste Auswertungen zeigen, dass das Alter der MSC-Spender einen Einfluss auf die Anzahl der mononukleären Zellen aus dem Knochenmark hat. Je älter die Spender sind, desto weniger mononukleäre Zellen lassen sich aufreinigen. Des Weiteren weisen weibliche im Vergleich zu männlichen Spendern sowohl eine tendenziell geringere Anzahl an mononukleären Zellen, als auch ein langsameres Wachstum in den Passagen 0 bis 2 auf. Dies spiegelte sich auch in den Ergebnissen der CFU-F-Assays wieder, bei denen die Stammzellen von männlichen Spendern im Durchschnitt mehr Klone bildeten als die von weiblichen. Ein Einfluss des Alters auf die CFU-F-Assays konnten nur bei Frauen festgestellt werden. Hier kam es mit höherem Alter zu einer geringeren Ausbildung von Stammzellklonen. Weiterführende Analysen sollen diese ersten Ergebnisse bestätigen, sowie auch den Einfluss von Vorerkrankungen und der Lebensweise weiterführend beleuchten.