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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2022)

25. - 28.10.2022, Berlin

Uptake-Kinetik von 99mTc-HDP für die nicht-destruktive Quantifikation von Hydroxylapatit

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Jakob Hofmann - Universitätsklinikum Heidelberg, Zentrum für Orthopädie, Unfallchirurgie und Paraplegiologie, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Heidelberg, Germany
  • Uwe Haberkorn - Nuklearmedizin des Universitätsklinikums Heidelberg, Heidelberg, Germany
  • Tim Bewersdorf - Universitätsklinikum Heidelberg, Zentrum für Orthopädie, Unfallchirurgie und Paraplegiologie, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Heidelberg, Germany
  • Gerhard Schmidmaier - Universitätsklinikum Heidelberg, Zentrum für Orthopädie, Unfallchirurgie und Paraplegiologie, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Heidelberg, Germany
  • Tobias Großner - Universitätsklinikum Heidelberg, Zentrum für Orthopädie, Unfallchirurgie und Paraplegiologie, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Heidelberg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2022). Berlin, 25.-28.10.2022. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2022. DocAB56-981

doi: 10.3205/22dkou430, urn:nbn:de:0183-22dkou4301

Veröffentlicht: 25. Oktober 2022

© 2022 Hofmann et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Das Bone Tissue Engineering nutzt verschiedene Stammzelllinien in vitro zur Synthese von Hydroxylapatit (HA). Die essentielle Bestimmung des osteogenen Potentials dieser Zellen bzw. des HA-Gehalts der Kulturen (Alizerinrot-Färbung) zerstört Zellkultur und Mineralschicht dauerhaft. Eine neue, nicht-destruktive, hochsensitive Quantifikationsmethode ist das 99mTc-HDP-Labelling. Dieser radioaktive Tracer bindet an HA, was mittels Gammakamera oder Aktivimeter gemessen werden.

Bisher wird die Methode standardmäßig mit 5 MBq Aktivität und einer Inkubationszeit von 2 h eingesetzt. Es ist wenig über die Uptake-Kinetik von 99mTc-HDP in vitro bekannt. Insbesondere die minimal benötigte Inkubationszeit oder die Sättigungskonzentration sind bisher nie exakt bestimmt worden.

Methodik: Bone-marrow mesenchymale Stammzellen (BM-MSCs) (P2) (n=6) wurden 21 Tage in DMEM LG mit Dexamethason, Ascorbinsäure und Beta-Glycerolphosphat in 35mm-Petrischalen (10.000 Zellen/cm²) osteogen differenziert (Gruppe OM). Eine nicht-osteogene Kontrollgruppe wurde parallel geführt (Gruppe CTRL).

99mTc-HDP-Labelling: Zur Evaluation der Inkubationszeit wurden 5 MBq 99mTc-HDP für 15, 30, 60 und 120 min direkt auf die Zellkultur gegeben.

Zur Evaluation der Sättigungskonzentration wurden je 5, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 250, 500, 750 und 1.000 MBq für 30 min auf die Proben gegeben.

Dann Waschen mit PBS und Bestimmung der Restaktivität per Aktivimeter.

Validierung mittels Alizarinrot-Färbung sowie SEM/EDX-Analyse; Statistischen Analyse mittels einfaktorieller ANOVA -Analyse (Signifikanz ab p < 0,05).

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Inkubationszeit: Der Uptake der Gruppe OM war zu allen Zeitpunkten hochsignifikant (p < 0,001) höher als der Uptake der Kontrollgruppe. Innerhalb der Gruppen gab es zwischen den Zeitpunkten keinen signifikanten Unterschied.

Sättigungskonzentration: Die gebundene 99mTc-HDP-Aktivität stieg für beide Gruppen mit zunehmender Ausgangskonzentration bis auf 750 MBq stetig an. Die Gruppe OM zeigte dabei stets signifikant höhere Werte als Gruppe CTRL (p < 0,001).

Zwischen 750 MBq und 1.000 MBq konnte zwischen den beiden Gruppen kein signifikanter Unterschied hinsichtlich der verbliebenen Aktivität gezeigt werden. Alizarin Rot sowie SEM/EDX bestätigten das.

99mTc-HDP-in-vitro-Labelling ist eine sensitive nicht-destruktive Methode zur Bestimmung des osteogenen Potentials von MSCs. Die Daten zeigen, dass 99mTc-HDP weniger als 15 min braucht, um in vitro vollständig an HA zu binden. Längere Inkubationszeiten führen nicht zu einem signifikant höheren Uptake und sind daher nicht notwendig.

Es konnte gezeigt werden, dass die Aktivität für eine vollständige Sättigung zwischen 750 und 1.000 MBq liegt, was für eine absolute Quantifikation benötigt wird. Die sichere semi-quantitative Bestimmung des osteogenen Potentials kann jedoch weiterhin mit 5 MBq erfolgen.

Diese Daten vereinfachen die Methode weiter. So können Therapieansätze im Bone Tissue Engineering schneller „from bench to bedside“ gebracht werden.