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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014)

28.10. - 31.10.2014, Berlin

Monocyte-derived mesenchymal progenitor cells (MOMPs) im Disease-Modelling des Bewegungsapparates

Meeting Abstract

  • El-Mustapha Haddouti - Universitätsklinikum Bonn, Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Bonn, Germany
  • presenting/speaker Thomas Randau - Universitätsklinikum Bonn, Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Bonn, Germany
  • Max Friedrich - Universitätsklinikum Bonn, Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Bonn, Germany
  • Matthias D. Wimmer - Universitätsklinikum Bonn, Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Bonn, Germany
  • Christof Burger - Universitätsklinikum Bonn, Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Bonn, Germany
  • Dieter C. Wirtz - Universitätsklinikum Bonn, Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Bonn, Germany
  • Sascha Gravius - Universitätsklinikum Bonn, Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Bonn, Germany
  • Andreas Limmer - Universitätsklinikum Bonn, Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Bonn, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR11-949

doi: 10.3205/14dkou470, urn:nbn:de:0183-14dkou4702

Veröffentlicht: 13. Oktober 2014

© 2014 Haddouti et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Einer Vielzahl von muskuloskeletalen Krankheiten liegt eine Verminderung der regenerativen Kapazitäten der Binde- und Stützgewebe zu Grunde, was zu vermehrter Degeneration, verlangsamter Heilung und verminderter Infektabwehr führen kann. Ob und in wie weit eine Dysfunktion der mesenchymalen Stammzellen (MSCs) in der Pathogenese dieser Erkrankungen eine Rolle spielt, ist bisher nicht geklärt, jedoch wird zumindest ihre Beteiligung bei Erkrankungen wie Osteoporose, Pseudarthrosen, aseptischen Knochennekrosen, Arthrose und Knocheninfekten für durchaus wahrscheinlich gehalten.

MSCs definieren sich durch ihr Profil an Oberflächenmarkern (CDs) und durch ihre Fähigkeit, in Gewebe der mesenchymalen Linie differenzierbar zu sein. MOMPs aus peripherem Blut sind zusätzlich positiv für z.B. CD 14 und CD 34, und lassen sich neben den mesenchymalen Geweben auch in monozytäre Zellen, z.B. Osteoklasten differenzieren, was sie insbesondere für osteologische Fragestellungen sehr interessant macht.

Die vorliegende Studie hat als "proof of principle" untersucht, inwieweit sich die MOMPs gesunder Spender von den MOMPs verschiedener Patienten unterscheiden.

Methodik: Aus Spenderblut wurden die monozytären Zellen mittels Gradientenzentrifugation separiert und auf Fibronectin-beschichteten Platten kultiviert. Die Zellen wurden zur Konfluenz und max. dritten Passage expandiert. Verglichen wurde die Expression von mesenchymalen und monozytären Oberflächenmarkern im Verlauf, sowie die Differenzierungsfähigkeit in mesenchymale und monozytäre Zelltypen, sowie die Genexpression ausgewählter Markergene zwischen den Zellen gesunder Spender und den Zellen von Patienten mit knochenassoziierten Infektionen, Arthrose oder Osteoporose.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Isolation der MOMPs gelang aus den Proben der Spender problemlos. Die Zellen waren auf fibronectin-beschichtetem Kunststoff adhärent und proliferierten gut. Die Zellen zeigten stets einen fibroblastischen Phänotyp in Monolayer-Kultur. Nach siebentägiger Kultur reicherten sich die CD+14 positiven Zellen in der Kultur um den Faktor 200 bis 800 an, zudem stieg der Anteil an zusätzlich CD73+ Zellen von unter 1% auf über 83%.

Die Zellen sowohl gesunder als auch erkrankter Spender konnten mit geeigneten Medien osteogen, chondrogen und adipogen differenziert werden, zudem gelang mit allen Zellen die Fusion zu mehrkernigen, osteoklastären Riesenzellen.

Sowohl in primär isolierten und CD14+ selektierte Zellen, als auch in den Zellen nach Anreicherung in Kultur zeigten sich in Genexpressions-Analysen signifikante Unterschiede zwischen gesunden und erkrankten Spendern, dabei fanden sich unter den differenziert regulierten Genen zahlreiche Regulatoren des Knochenstoffwechsels und der Infektabwehr.

Zusammenfassend halten wir diese vorläufigen Ergebnisse für sehr vielversprechend, und erwarten, MOMPs zum in-vitro disease modelling muskuloskeletaler Erkrankugen nutzbar machen zu können, und in der zellulären Diagnostik der Krankheiten einsetzen zu können.