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Fragestellung: Die Transplantation von verkapselten Chondrozyten nach direktem Gentransfer von humanem Fibroblastenwachstumsfaktor 2 (hFGF-2) verbessert die Reparatur von Knorpeldefekten im Kleintiermodell in vivo [1]. In dieser Studie testeten wir die Hypothese, dass die Transplantation von verkapselten, FGF-2 modifizierten Chondrozyten die Reparatur osteochondraler Defekte im Schafmodell verbessert.

Methodik: Isolierte, bovine Chondrozyten wurden mit der cDNA von hFGF-2 transfiziert (FuGENE 6, Roche). Die transfizierten Chondrozyten wurden in Alginat-Chondrozyten-Sphäroide verkapselt [2]. In die trochleae femores mediales der Kniegelenke von 7 adulten Merinoschafen wurde jeweils ein zylindrischer osteochondraler Defekt (Ø 3,5mm) gesetzt. Es wurde je Defekt alternierend pro Knie transfizierte oder nicht-transfizierte (Kontrolldefekte) Alginat-Chondrozyten-Sphäroide press-fit transplantiert. Nach 24 Wochen wurde die Knorpelreparatur nach Safranin-O-Echtgrün sowie Hämatoxylin-Eosin-Färbung quantitativ nach dem etablierten und validierten, inversen Bewertungssystem histologisch evaluiert [3]. Der Typ II Kollagengehalt wurde mittels immunhistochemischer Färbung bestimmt und anhand eines semi-quantitativen Bewertungssystems evaluiert. Zur statistischen Auswertung wurden ein mixed-effects generalized linear model sowie ein Mann-Whitney U Test verwendet (Signifikanzniveau P < 0,05).

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Transplantation von FGF-2-transfizierten Chondrozyten verbessert signifikant den Gesamtpunktwert der histologischen Knorpelreparatur (10,23 ± 1,04) im Vergleich zu nicht-transfizierten Kontrolldefekten (14,09 ± 1,05) (P < 0,001). Eine signifikante Verbesserung fand sich ebenfalls für die mittleren Punktwerte der individuellen Kategorien „Defektfüllung“ (0,12 ± 0,20 versus 0,57 ± 0,20 in Kontrolldefekten), „Integration“ (0,80 ± 0,14 versus 1,09 ± 0,13 in Kontrolldefekten), „Matrixanfärbbarkeit“ (1,11 ± 0,35 versus 2,17 ± 0,34 in Kontrolldefekten), „Defektarchitektur“ (1,36 ± 0,29 versus 1,83 ± 0,29 in Kontrolldefekten) und „Neubildung des subchondralen Knochens“ (0,93 ± 0,42 versus 2,18 ± 0,41 in Kontrolldefekten) (P jeweils < 0,001). Die zelluläre Morphologie war ebenso signifikant verbessert für FGF-2- transfizierte Chondrozyten (1,60 ± 0,14 versus 1,83 ± 0,14 in Kontrolldefekten). FGF-2-transfizierte Chondrozyten zeigten keinen signifikanten Effekt auf die „Defektarchitektur“ (0,36 ± 0,22 versus 0,44 ± 0,22 in Kontrolldefekten, P = 0,534), „ tidemark-Formation“ (3,98 ± 0,02 versus 4,00 ± 0,02 in Kontrolldefekten, P = 0,320) oder der Typ-II-Kollagen-Immunreaktivität (2,5 ± 0,34 versus 2,3 ± 0,33, 1,07-fache Differenz, P = 0,924).

Die Daten zeigen, dass hFGF-2 in osteochondralen Defekten nach lipid-basierter Transfektion und Verkapselung in ein Alginat-Hydrogel-Trägersystem überexprimiert werden kann. Dies für zu einem verbesserten osteochondralen Reparaturprozess im Großtiermodell nach 6 Monaten.