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Eine große Herausforderung des Tissue Engineerings ist der Bau einer autologen funktionellen Gefäßprothese, die immunologisch kompatibel, nicht thrombogen und zum Wachstum und Remodeling fähig ist. Derzeit werden bevorzugt native Blutgefäße als Gefäßersatz für Verfahren wie koronare Bypässe (CABG) oder periphere Bypass-Operationen verwendet. Doch in vielen Fällen sind diese autologen Gefäße entweder schon beschädigt oder haben einen unpassenden Durchmesser und sind deswegen unbrauchbar. Die Verwendung von synthetischen Gefäßen ist wegen Thrombosen, Infektionen und Graft Insuffizienz stark eingeschränkt. In der vorliegenden Studie haben wir blutgefäß-ähnliche Konstrukte entwickelt und durch Kultivierung in einem Bioreaktor einem laminaren Fluss ausgesetzt.

ST1.6R als Endothelzelllinie und C2C12 als zu glatten Muskelzellen differenzierbare Zellen wurden auf einem Gerüst aus Spinnenseide angesiedelt und zu einem Rohr geformt. Mittels eines Bioreaktors wurde ein laminarer arterieller Blutfluss in der konstruierten Gefäßprothese imitiert. Die morphologische Struktur, das Verhalten und die molekularen Mechanismen des konstruierten Gefäßes wurden mittels physikalischen Druck- und Zugversuchen, histologischer Färbungen, REM, Western Blot, Immunhistologie und real time PCR untersucht.

Die Ergebnisse der REM und histologische Färbungen zeigten, dass die o.g. Zellen auf dem Gewebe aus Spinnenseide adhärierten und nach einer vierwöchigen Inkubation unter laminarem Fluss eine physiologische Formation annahmen. Es haben sich dichte Gewebeschichten gebildet, die einen Fluss des Mediums durch das konstruierte Seidenröhrchen ermöglichten. Auch konnte die Expression der Marker-Gene vWF, Eng, PCAM und SLEP und SMA durch q-PCR und Westernblot nachgewiesen werden. Die Stabilität und Dehnbarkeit des Gefäßes wurde durch einen physikalischen Stresstest untersucht. Erst nach einer Kraftauswirkung von 20,02 N begann das Gefäßkonstrukt zu reißen.

Unsere Daten deuten darauf hin, dass das konstruierte Blutgefäß in seiner morphologischen Struktur, Funktion und Expression der Marker-Gene einem nativen Blutgefäß ähnelt. Die aktuelle Forschung hat energisch die Entwicklung eines TEVGs (tissue-engineered vascular graft) verfolgt. Eins der bedeutsamsten Probleme in früheren Studien war v.a. die Instabilität der Blutgefäße, die nicht stabilen Gerüsten zugeschrieben waren. In unserer Studie sorgt v.a. das Gerüst aus Spinnenseide für eine optimale und stabile Grundstruktur der Gefäßkonstrukten.

Abbildung 1 [Abb. 1]