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Fragestellung: Mittels Tissue Engineering werden Methoden zur Regeneration von Knochengewebe durch Gewebezüchtung erforscht, um im Idealfall ein vollständiges Einheilen eines biodegradablen Knochenersatzmaterials im körpereigenen Gewebe zu erreichen. Neben rekombinanten Wachstumsfaktoren stellen natürlich vorkommende Wachstumsfaktorgemische (WFG), welche aus Fettgewebe, Thrombozytenkonzentraten und Zellkulturüberständen gewonnen werden können, eine Quelle für wachstums- und differenzierungsfördernde Faktoren dar. Ziel dieser Studie ist es, durch Modifikation mit bioaktiven WFG hoch effektive Implantate für den Knochenersatz zu entwickeln. Diese sollen das Einwachsen von Stammzellen aus dem Knochenmark (BM-MSCs) sowie eine Vaskularisierung des Trägermaterials fördern und damit die Therapie ausgedehnter Knochendefekte ermöglichen.

Methodik: Aus Fettgewebe, welches im Rahmen geplanter plastischer operativer Eingriffe gewonnen wurde (EK263122004), konnten Fettgewebsextrakte (ATE) isoliert und von 5 Spendern gepoolt werden. Thrombozytenlysate (PL) wurden aus Thrombozytenkonzentraten von 25 Spendern durch 4fache Frost-Tau-Zyklen hergestellt. Zellkulturüberstände (HCM) wurden von BM-MSCs, welche unter hypoxischen Bedingungen (1 % O₂, 5 % CO₂, 37 °C) für 5 Tage kultiviert wurden, gewonnen. Die Bestimmung des Proteinprofils erfolgte mittels Angiogenese- und Zytokinarray, der Gesamtproteingehalt wurde nach der Methode von Bradford ermittelt. Für ausgewählte Proteine (Angiogenin, VEGF, TGF, bFGF, PDGF, TIMP-1, CXCL1/Groalpha und MCP-1) wurde ein Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA) durchgeführt. Eine Aufkonzentrierung der WFG erfolgte durch Gefriertrocknung. Mineralisierte Kollagenscaffolds wurden mit 10 Mikroliter der aufkonzentrierten WFG funktionalisiert und über 14 Tage inkubiert. Die WF-Freisetzung wurde mittels ELISA bestimmt. Das chemoattraktive Potential konnte mittels Migrationsanalyse getestet und die Anzahl migrierter Zellen anhand der LDH-Messung bestimmt werden.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Es wurde ein Gesamtproteingehalt von 11,60 ± 0,15 mg/ml in PL, 14,57 ± 5,97 Mikrogramm/ml in HCM und 4,05 ± 0,08 mg/ml in ATE (MW ± SD) nachgewiesen. Angiogenin war das Protein mit der höchsten gemessenen Konzentration/ml in HCM und ATE, IGFBP in PL in der Proteinanalyse. Das Zytokin CCL2/MCP-1 konnte in hohen Konzentrationen in HCM und ATE, nicht jedoch in PL nachgewiesen werden Während der ersten 3 Tage wurde der größte Wachstumsfaktoranteil aus den funktionalisierten Scaffolds freigesetzt, nur PDGF zeigte eine verzögerte Freisetzung. In der Migrationsanalyse zeigten PL und HCM ein starkes chemoattraktives Potential.

In allen drei WFG konnten unabhängig von ihrem Gesamtproteingehalt viele Angiogenesefaktoren und Zytokine nachgewiesen werden, welche mittels Gefriertrocknung aufkonzentriert werden konnten. Zum Nachweis synergistischer Effekte der bioaktiven WFG ist die in vivo Testung funktionalisierter Scaffolds geplant.