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47. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft der Plastischen, Rekonstruktiven und Ästhetischen Chirurgen (DGPRÄC), 21. Jahrestagung der Vereinigung der Deutschen Ästhetisch-Plastischen Chirurgen (VDÄPC)

08.09. - 10.09.2016, Kassel

Muskel Tissue Engineerung durch neue myogene Differenzierungsansätze für 3D-Myoblasten-MSC Kokulturen auf elektrogesponnenen PCL-Kollagen-I-Nanofaserscaffolds

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Aijia Cai - Universitätsklinikum Erlangen, Hand und Plastische Chirurgie, Erlangen, Deutschland
  • Justus Beier - Universitätsklinikum Erlangen, Hand und Plastische Chirurgie, Erlangen, Deutschland
  • Moritz Hardt - Universitätsklinikum Erlangen, Hand und Plastische Chirurgie, Erlangen, Deutschland
  • Dirk Dippold - Universitätsklinikum Erlangen, Hand und Plastische Chirurgie, Erlangen, Deutschland
  • Ramona Witt - Universitätsklinikum Erlangen, Hand und Plastische Chirurgie, Erlangen, Deutschland
  • Annika Weigand - Universitätsklinikum Erlangen, Hand und Plastische Chirurgie, Erlangen, Deutschland
  • Anja Boos - Universitätsklinikum Erlangen, Hand und Plastische Chirurgie, Erlangen, Deutschland
  • Andreas Arkudas - Universitätsklinikum Erlangen, Hand und Plastische Chirurgie, Erlangen, Deutschland
  • Raymund Horch - Universitätsklinikum Erlangen, Hand und Plastische Chirurgie, Erlangen, Deutschland

Deutsche Gesellschaft der Plastischen, Rekonstruktiven und Ästhetischen Chirurgen. Vereinigung der Deutschen Ästhetisch-Plastischen Chirurgen. 47. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft der Plastischen, Rekonstruktiven und Ästhetischen Chirurgen (DGPRÄC), 21. Jahrestagung der Vereinigung der Deutschen Ästhetisch-Plastischen Chirurgen (VDÄPC). Kassel, 08.-10.09.2016. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2016. Doc170

doi: 10.3205/16dgpraec170, urn:nbn:de:0183-16dgpraec1700

Published: September 27, 2016

© 2016 Cai et al.
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Text

Einleitung: Mesenchymale Stammzellen (MSCs) haben die Fähigkeit, sich in verschiedene Gewebearten, z. B. Muskelgewebe zu differenzieren. Aufgrund ihres hohen Expansionspotentials stellen sie eine vielversprechende Zellquelle für das Skelettmuskel Tissue Engineering dar, vor allem in Ko-Kultur mit primären Myoblasten. Elektrogesponnene Nanofasern, darunter insbesondere parallele PCL-Kollagen-Nanofaserscaffolds sind ein potentielles Trägermaterial für die dreidimensionale (3D) Kultur von Skelettmuskelzellen, da sie Stabilität und Biokompatibilität vereinen und die Struktur der Extrazellulärmatrix nachahmen. Zirkulierende Wachstumsfaktoren wie HGF, IGF-I und als neuester Kandidat der „anti-aging“ Faktor growth differentiation factor - 11 (GDF-11) sind potentielle Stimulatoren der myogenen Differenzierung, mittels derer die große Hürde der mangelnden myogenen Differenzierung adulter Myoblasten überwunden werden könnte.

Material und Methoden: In dieser Studie wurde die myogene Differenzierung von MSC in Ko-Kultur mit Myoblasten sowohl zweidimensional (2D) als auch 3D auf parallel gesponnenen PCL-Kollagen-I-Nanofaserscaffolds unter dem Einfluss der Wachstumsfaktoren HGF, IGF-I und GDF-11 auf die myogene Differenzierung untersucht. Mittels Bioreaktor wurde der Einfluss einer dynamischen Kultivierung auf die myogene Differenzierung analysiert. Die Auswertung erfolgte mittels Immunfluoreszenz-Cytochemie, qRT-PCR und FACS-Analyse.

Ergebnisse: Ko-Kultivierte MSC und Myoblasten konnten myogen differenziert werden unabhängig von einer langfristigen Stimulation mittels HGF und IGF-1. GDF-11 zeigte unter spezifischen Kulturbedingungen einen starken Einfluss auf die myogene Differenzierung. Die dreidimensionale Kultivierung resultierte in einer verstärkten myogenen Differenzierung im Vergleich zur zweidimensionalen Kultur, welche durch dynamische Kultivierungsbedingungen noch zusätzlich verstärkt wurde. PCL-Kollagen-I-Nanofaserscaffolds ermöglichten eine parallele Ausrichtung der Zellen mit einer positiven Expression von muskelspezifischen Markern.

Schlussfolgerung: Mit der Entwicklung eines biokompatiblen Nanofaserscaffolds und unter Verwendung von MSCs und Myoblasten sowie unter dem Einfluss des Wachstumsfaktors GDF-11 konnte die Basis für weitere in vivo-Studien mit dem Ziel der Züchtung von funktionellem Skelettmuskelgewebe geschaffen werden.