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Fragestellung: Eine der großen Herausforderungen in der Orthopädie und Unfallchirurgie ist die Heilung größerer Knochendefekte und die Therapie von Knorpelschäden, die unter anderem durch eine Arthrose oder einen traumatischen Vorfall begründet sind. Dabei stellt der Gewebeersatz von zerstörten Gelenken mit Hilfe von mesenchymalen Stammzellen aus dem Knochenmark (BMSCs) im Rahmen der regenerativen Medizin eine vielversprechende Therapieoption dar. Allerdings konnten wir beobachten, dass die BMSCs von verschiedenen Patienten starke funktionelle Unterschiede aufweisen, die einen großen Einfluss auf den Erfolg der stammzellbasierten Therapie haben. Diese Unterschiede fanden sich in der Differenzierbarkeit in die chondrogene und osteogene Richtung, sowie im Selbsterneuerungspotential und der Proliferationsfähigkeit. Daher wollen wir die Ursachen dieser patientenabhängigen Unterschiede herausfinden und untersuchen ob die Eigenschaften der BMSCs durch Alter oder Geschlecht des Spenders beeinflusst werden.

Methodik: Die BMSCs stammten von freiwilligen Spendern, die nach ausführlicher Aufklärung in die Knochenmarkspende unter Anästhesie mittels einer Beckenkammpunktion eingewilligt haben. Die BMSCs wurden direkt nach der Entnahme über einen Biocollgradienten und ihre Eigenschaft plastikadhärent zu wachsen aufgereinigt. In Passage 1 wurde mit den Zellen ein Colony forming unit-fibroblast-Assay (CFU-F-Assay) durchgeführt, welcher Aufschluss über das Selbsterneuerungspotential der Zellen gab. In Passage 4 wurden die Zellen adipogen, chondrogen und osteogen differenziert. Von allen Knochenmarkspendern wurden differenzierte anonymisierte Spenderdaten dokumentiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Erste Ergebnisse zeigen, dass die BMSCs von männlichen Spendern im Durchschnitt signifikant mehr Stammzellklone bildeten als die BMSCs von weiblichen Spendern (männliche Spender n=102; weibliche Spender n=64; p=0,013). Dieser Effekt war bei den untersuchten Spendern altersunabhängig (18-29; 30-44; 45-59; 60-74 und ab 75 Jahre), wobei die Anzahl der jungen Spender (bis 29 Jahre) bei den Männern mit n=8 und bei den Frauen mit n=4 für eine aussagekräftige Analyse bisher zu gering ist.

Außerdem wurde die osteogene Differenzierung von 47 BMSC-Spendern analysiert. Davon waren 16 weibliche Spender und 36 männliche Spender. Auffällig war hierbei, dass die BMSCs von weiblichen Spendern nach 28 Tagen zu 66,7% nicht osteogen differenzierten, während bei BMSCs von männlichen Spendern nach 28 Tagen nur 34,4% der BMSCs nicht in der Lage waren erfolgreich in die osteogene Richtung zu differenzieren.

Diese ersten Ergebnisse zeigen, dass es von großer Bedeutung ist valide Aussagen darüber zu treffen inwieweit sich patientenspezifische Charakteristika auf die Qualität der Stammzellen auswirken. Nur so kann die klinische Effizienz der stammzellbasierten Therapie patientenspezifisch optimiert werden.