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Fragestellung: Die Anwendung autologer Spongiosa zur Behandlung knöcherner Defekte ist als Goldstandard etabliert. Aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit der Spongiosa und der verbundenen Entnahmemorbidität, sind Mesenchymale Stromazellen (MSCs) eine vielversprechende Alternative für das Bone Tissue Engineering. Gesamtziel dieses Projekts war, das osteogene Regenerationspotential und die therapeutische Anwendbarkeit von MSCs in einem Großtiermodel zu evaluieren. Dafür kam ein Critical-Size-Defekt im Göttingen Minipig zur Anwendung. Dieses Experiment sollte wichtige Erkenntnisse darüber liefern, ob autologe oder auch xenogene MSCs in vivo ein osteogenes Regenerationspotential aufweisen und ob dieses mit der Qualität der autologen Spongiosa zu vergleichen wäre.

Methodik: Der Versuchsaufbau sah vor, dass die Critical-Size-Defekte in der proximalen Tibia der Göttingen Minipigs mit 1. einem Komposit aus Calcium Phospat Granules (CPG) + humanen MSCs (xenogen), 2. CPG + porkinen MSCs (autolog), 3. CPG allein oder als 4. Referenz mit autologer Spongiosa gefüllt wurden. Die MSCs waren jeweils knochenmarkstämmige Zellen, die unter Good Manufacturing Practice (GMP)-Voraussetzungen hergestellt wurden. Es wurden jeweils 1 x 107 Zellen/Defekt genutzt. Die durchflusszytometrischen Analysen ergaben, dass die humanen MSCs CD105+ und CD73+, CD45- und CD34- waren. CD90 und CD44 wurden in den autologen MSCs exprimiert, CD45 dagegen nicht. CFU-F-Assays wurden durchgeführt. Ferner konnte das osteogene und adipogene Differenzierungspotential der humanen und autologen Zellen in vitro demonstriert werden. Nach 6 Wochen wurden die Tiere euthanasiert und die knöcherne Regeneration histologisch, computertomographisch und mittels digitaler Volumentomographie untersucht.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Inflammationen und Abstoßungsreaktionen wurden nicht beobachtet. Ossäre Regeneration konnte in allen Gruppen dokumentiert werden. Quantitativ und qualitativ zeigte sich jedoch, dass die autologe Spongiosa allen Kompositgruppen signifikant überlegen war. Interessanterweise zeigten humane und porkine MSCs untereinander keinen signifikanten Unterschied. Abschließend konnte demonstriert werden, dass die autologe und sogar die xenogene Applikation von MSCs der CPG Gruppe signifikant überlegen waren.

Die Therapie mit MSCs kann zwar nicht das osteogene Regenerationspotential der autologen Spongiosa erreichen, könnte allerdings in zukünftigen zelltherapeutischen Ansätzen eine vielversprechende Alternative zur limitierten Spongiosa anbieten. Besonders vielversprechend ist, dass auch die Anwendung autologer und xenogener MSCs ein signifikant verbessertes Regenerationspotential aufwies. Des Weiteren konnte auch keine Immunreaktion beobachtet werden. So könnte ein zelltherapeutischer Ansatz von autologen und allogenen MSCs im klinischen Alltag sinnvoll sein.