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Einleitung: Die in vitro Kultivierung von Meniskuszellen auf biokompatiblen Scaffolds stellt einen möglichen Weg für das Tissue Engineering da. Bisher wurden diese Ansätze nach unserer Kenntnis noch nicht unter GMP-Bedingungen getestet.

Methode: Biopsate (Gewicht 1.16 ± 0.37 g) von 8 Patienten (Alter: 52,7 ± 11,6 Jahre) nach Teilmenisektomie wurden enzymatisch mit 0,1% Kollagenase verdaut (16 ± 4 h bei 37°C). Dabei konnten 2,0x105 ± 1,5x105 Zellen mit einer Vitalität von 91,7 ± 4,2% isoliert werden. Um ausreichende Zellzahlen für die Besiedelung der Kollagen-Typ I Scaffolds zu erhalten, wurden die Meniskuszellen mit einer initialen Zellzahl von 2.500 ± 500/cm² in serumfreien Medium (CellGro Chondro-Medium; CellGenix) mit 10% gepooltem humanen Serum (ersetzt autologes Serum) unter Standardbedingungen kultiviert (37°C, 5% CO2,). Innerhalb von 2 bis 3 Passagen wurden ausreichende Zellzahlen von 1,2x107 bis 4,4x108 erzielt. Alle Kultivierungsschritte wurden unter GMP-Bedingungen durchgeführt. Die expandierten Meniskuszellen wurden durchflusszytometrisch bzgl. Antigen-Expression (CD25, CD29, CD31, CD34, CD44, CD95, CD105, AS02, Aggrekan, Kollagen Typ II) nach Monolayer- und Alginatbead-Kultur charakterisiert. Danach wurden die Meniskuszellen mit unterschiedlicher Zelldichte (1x104/cm², 2x104/cm², 1x106/cm²) auf bovine Kollagen-Typ I Scaffolds mit unterschiedlicher Porengrösse und Elastizität (100µm, 220µm) ausgesät. Nach der Besiedelung wurde die Meniskuszellen zu unterschiedlichen Zeitpunkten (Tag 0, 6, 10, 14) mit Lebend/Tot-Färbung mit Fluorescein Diacetat (FDA)/Propidiumjodid (PI)-Färbung und histologisch bzgl. Wachstum, Migrationsverhalten und Verteilung im Scaffold analysiert.

Ergebnisse: Ausgehend von 2,0x105 ± 1,5x105 Meniskuszellen konnten in der 2-dimensionalen Monolayer-Kultur nach Passage 1, 2 und 3 folgende Zellzahlen erzielt werden: 2,7x106 ± 1,9x 106, 2,5x107 ± 2,0x107 und 1,1x108 ± 1,7x108. Nach Passage 3 war die Zellzahl ausreichend, um die Scaffolds mit unterschiedlichen Zellkonzentrationen zu besiedeln. Die Antigen-Expression der Meniskuszellen nach Monolayer-Kultur war negativ für CD25, CD29, CD31, CD34 und positiv für CD44, CD95 und AS02. Expression von Aggrekan und Kollagen-Typ II war nur nach 3-dimensionaler Alginatbead-Kultur, nicht jedoch nach Monolayer-Kultur nachweisbar. Die Besiedelung mit 1x104/cm², 2x104/cm² Meniskuszellen führte lediglich zu einer oberflächlichen Besiedelung der Scaffolds. Dies war unabhängig von der Porengröße (100 µm, 220 µm). Nur die Besiedelung mit 1x106/cm² Meniskuszellen führte zu einer homogenen Zellverteilung, sowohl bei den Scaffolds der Porengröße 100 µm als auch der mit Porengröße 220 µm.

Diskussion: Die homogene Besiedelung von Kollagen-Typ I Scaffolds unter GMP-Bedingungen und der Verwendung von serumfreien Medium ist durchführbar. Entscheidend hierfür scheint eine auseichende Zellkonzentration zu sein.