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Von den potentiellen Möglichkeiten einer somatischen Zelltherapie mit adulten Stammzellen erhofft man sich innovative und verbesserte Therapieansätze. Mesenchymale Stammzellen (MSC) sind adulte Progenitorzellen, die eine außerordentlich hohe Potenz zur Erneuerung bestimmter Gewebe wie Knochen, Muskeln oder auch Nerven besitzen. Sie sind allerdings nur in geringer Anzahl z.B. im Knochenmark zu finden. Für einen klinischen Einsatz müssen sie ggf. in einer Zellkultur vermehrt werden. Die dabei verwendeten Zellkulturbedingungen (u.a. Supplemente) beeinflussen Proliferation und Weiterdifferenzierung der Progenitorzellen.

Im Rahmen von Validierungsläufen wurden mononukleäre Zellen (MC) von Beckenkamm-Knochenmarksaspiraten (KM) vier freiwilliger Probanden mittels eines sterilen und geschlossenen ex-vivo Zellkulturverfahrens auf der Basis eines automatisierten Bioreaktors (AastromReplicell™ Zell-Produktions-System, Aastrom Inc, Ann Arbor, MI) expandiert. Über Durchflusscytometrie (FACSCalibur), Immunhistochemie (Vector-Stain) und Magneto-Bead-Separierung (Miltenyi) wurde die Zellen vor (Inokulum) und nach Expansion (Harvest) charakterisiert. Jeweils 255 x 10E6 Zellen wurden in eine austauschbare Zellkassette mit integrierten Versorgungsleitungen (Bioreaktor) gebracht und für 12 Tage in Medium (supplementiert mit FCS, HS, EPO, PIXY321, Flt-3-L, L-Glutamin, Gentamicin und Vancomycin) kultiviert. Die KM-Aspiration, MC-Isolierung und Zellexpansionsprozess wurden identisch nach Protokoll für die klinische Anwendung durchgeführt.

Die Gesamt-Zellexpansion lag im Bereich von 906 x10E6 bis 1440 x10E6 Zellen. Inokulum- und Harvest-Zellen wurden durchflusscytometrisch hinsichtlich der Expression von CD45, CD90, CD105 und Gruppen (Lin)-spezifischen Markern (CD3, CD11b, CD14, CD15, CD20, CD235a-GlyA) analysiert. Unter den verwendeten Zellkulturbedingungen kam es verglichen zum Inokulum zur Expansion von Zellen mit MSC-Markermustern (bis zu 63,8 fach für CD45-CD90+Lin- und bis zu 21,2 fach für CD45-CD105+Lin-). Die Expansion myeloider Zellen war max. 6.0 und von erythroiden Zellen war max. 11,2 fach. Lymphoide Zellen (CD3-positive) wurden supprimiert (über 100fach). Harvest-Zellen wurden zusätzlich weiter in konventionelle Zellkultur ohne exogene Wachstumsfaktoren genommen und zeigten über 6 Monate zunehmend den Anstieg des CD90-Epitops und die Abnahme von CD45-positiven Zellen.

Das vorgestellte automatisierte Verfahren zur Expansion von mesenchymalen Vorläuferzellen benötigt nur ca. 30 ml KM-Aspirat. Zellen mit MSC-typischen Epitop-Mustern werden in relativ hohen Zellzahlen für einen möglichen klinischen Einsatz expandiert.