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Fragestellung: Die Transplantation von genetisch modifizierten, in Alginat verkapselten Chondrozyten verbessert die Reparatur von osteochondralen Defekten im Kanninchenmodell in vivo. Unaufgereinigtes Alginat fand bereits in einer klinischen Studie zur allogenen Chondrozytentransplantation Anwendung. Wir testeten die Hypothese, dass Unterschiede in der Viskosität und Reinheit von Alginaten die Transgenexpression von transfizierten Chondrozyten in vitro und in vivo in einem Großtiermodel beeinflussen.

Methodik: Sechs Alginate wurden untersucht: niedrigviskoses, mannuronsäure-haltiges Alginat (LVM) (Sigma); niedrigviskoses, guluronsäure-haltiges Alginat (LVG) (Fluka) und vier ultrareine Alginate (Novamatrix): niedrigviskoses und mittelviskoses, guluronsäure-haltiges Alginat (BioLVG, BioMVG) sowie niedrigviskoses und mittelviskoses, mannuronsäure-haltiges Alginat (BioLVM, BioMVM). Ovine primäre Chondrozyten wurden mit dem Luciferase-Gen (pCMVLuc) transfiziert (FuGENE 6). Transfizierte und untransfizierte Chondrozyten wurden standardisiert in Alginatsphäroide verkapselt (4 x 10⁶/ml). Transgen-Expression (Luciferase-Assay), Viabilität (Hämozytometrie) und Proliferation (Trypan-Blau-Ausschluß) der Chondrozyten wurden in vitro bestimmt (Tage 1, 3, 7, 10, 14, 21; n=3). Zur Bestimmung der Transgenexpression in vivo wurden Alginat-Chondrozyten-Sphäroide in osteochondrale Defekte der lateralen und medialen Femurkondyle und der Trochlea beider Kniegelenke von drei Merinoschafen transplantiert (n=72). Ein multivariantes Statistikmodell ermittelte die Signifikanz.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Nicht-transfizierte Chondrozyten proliferierten in den Alginaten um das 3-fache bis zum Tag 21, während pCMVLuc-transfizierte Chondrozyten stabile Zellzahlen zeigten (P>0,05, Viabilität, Zellzahl für alle Alginate). Maximale Luciferaseaktivität wurde in vitro an Tag 1 in LVM- und LVG-Sphäroiden gemessen (336,2±21,2 RLU/10⁴ und 267,4±4,8 RLU/10⁴ lebende Zellen). An Tag 21 zeigten LVG-, BioLVG- und BioMVG-Sphäroide noch immer eine signifikante Luciferaseaktivität (P<0,001). In vivo war die Luciferaseaktivität an Tag 1 und Tag 3 in allen Alginaten gleich hoch (P>0,05, n=6). Transplantierte modifizierte Chondrozyten in LVM-, BioLVG- und BioLVM-Alginat exprimierten Luciferase für mindestens 10 Tage; 2-, 6-, bzw. 7-fach höher als die Kontrolle. An Tag 21 vermittelte allein BioLVM eine zur Kontrolle höhere Luciferaseaktivität in vivo (P>0,05). Histologisch zeigten sich an der Sphäroidperipherie immer eosinophile Granulozyten und Histiozyten, vereinbar mit einer leichten Entzündungsreaktion. Die Daten zeigen, daß die Viskosität und Reinheit von Alginat die Transgenexpression in vitro und in vivo nicht beinflusst. Die Daten zeigen weiterhin, daß die Transgenexpression im Großtiermodell über eine therapeutisch relevante Zeit anhält. Für eine humane Studie erscheint BioLVM am besten geeignet.