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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2018)

23.10. - 26.10.2018, Berlin

Aus humanen fetalen Vorhautfibroblasten iPSC gewonnene iMSCs fördern die Knochenregeneration im Critical-size Defekt im Schweinemodell

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Johannes Schneppendahl - Universitätsklinikum Düsseldorf, Klinik für Unfall- und Handchirurgie, Düsseldorf, Germany
  • Lucas-Sebastian Spitzhorn - Universitätsklinikum Düsseldorf, Institut für Stammzellforschung und Regenerative Medizin, Düsseldorf, Germany
  • Jan Graßmann - Universitätsklinikum Düsseldorf, Klinik für Unfall- und Handchirurgie, Düsseldorf, Germany
  • Stephan Tanner - Universitätsklinikum Düsseldorf, Klinik für Unfall- und Handchirurgie, Düsseldorf, Germany
  • Vera Grotheer - Universitätsklinikum Düsseldorf, Klinik für Unfall- und Handchirurgie, Düsseldorf, Germany
  • Joachim Windolf - Universitätsklinikum Düsseldorf, Klinik für Unfall- und Handchirurgie, Düsseldorf, Germany
  • James Adjaye - Universitätsklinikum Düsseldorf, Institut für Stammzellforschung und Regenerative Medizin, Düsseldorf, Germany
  • Pascal Jungbluth - Universitätsklinikum Düsseldorf, Klinik für Unfall- und Handchirurgie, Düsseldorf, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2018). Berlin, 23.-26.10.2018. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2018. DocGF23-1063

doi: 10.3205/18dkou545, urn:nbn:de:0183-18dkou5451

Veröffentlicht: 6. November 2018

© 2018 Schneppendahl et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Die Behandlung knöcherner Defekte bleibt eine unserer großen Herausforderungen. Weiterhin ist die autologe Knochentransplantation die „Gold-Standard“-Behandlung, obwohl bereits zahlreiche synthetische oder natürliche Knochenersatzmaterialien entwickelt wurden. Bisher konnte jedoch kein Verfahren mit vergleichbaren osteoinduktiven und osetokonduktiven Eigenschaften etabliert werden. Erfolgversprechende Ansätze finden sich bei der Anwendung von Stammzelltherapien. Da die Expansion mesenchymaler Stammzellen (MSCs) aus Knochenmark und anderen Quellen mit einigen Einschränkungen verbunden ist, wurden mesenchymale Stammzellen (iMSC) von induzierten pluripotenten Zellen (iPSCs) abgeleitet.

Methodik: In dieser Studie wurde die Fähigkeit zur Knochenregeneration durch iMSCs, die aus humanen fetalen Vorhautfibroblasten (HFF) stammen, untersucht. Die verwendeten iMSC zeigen eine fibroblasten-ähnliche Morphologie und exprimieren die typischen MSC-Marker, wie CD73, CD90 und CD105. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass sie Zytokine sezernieren, die das Immunsystem modulieren können und für Knochenregenerationsprozesse von Vorteil sind. Pro Gruppe wurden bei 8 Göttiger Minischweinen standardisierte Critical-Sized Knochendefekte an der Tibia erzeugt. Die iMSCs wurden mit Calciumphosphat-Granulat in den Defekt appliziert und mit der alleinigen Anwendung von Calciumphosphat-Granulat, sowie mit autologer Spongiosatransplantation verglichen. Mittels histologischer, computertomographischer und digital-volumentomographischer Untersuchungen wurde die knöcherne Regeneration nach sechs Wochen untersucht und verglichen.

Ergebnisse: Obwohl dem Schwein keine Immunsuppression verabreicht wurde, wurden keine vermehrten Entzündungsreaktionen beobachtet. Sowohl die radiologischen, als auch die histologischen Analysen zeigten die signifikant beste Regeneration unter Verwendung von autologer Spongiosa. Die Anwendung der iMSC erbrachte jedoch signifikant überlegene Ergebnisse gegenüber der alleinigen Anwendung des Trägermaterials

Diskussion: Die Ableitung von iMSCs aus induzierten pluripotenten Zellen umgeht die Nachteile, die mit der Verwendung von nativen MSCs verbunden sind. Die Ergebnisse nach Anwendung von iMSC reichen in dieser Studie zwar nicht an den Gold-Standard heran, es wird jedoch eine signifikante Induktion der knöchernen Regeneration beobachtet. Das iMSC-Konzept erscheint als vielversprechende Alternative für zukünftige Therapien.