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Präklinische Sicherheitsprüfung zur Evaluierung der Tumorigenität tissue-engineerter humaner Chondrozyten-Sphäroide im NSG Mausmodel
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Authors
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Christoph Krause
- Translationszentrum für Regenerative Medizin (TRM), Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZI, Leipzig, Germany
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Matthias Zscharnack
- Translationszentrum für Regenerative Medizin (TRM), Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZI, Leipzig, Germany
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Bastian Marquaß
- Universitätsklinikum Leipzig, Klinik für Unfall-, Wiederherstellungs- und Plast. Chirurgie, Leipzig, Germany
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Gabriela Aust
- Universitätsklinikum Leipzig, Klinik für Unfall-, Wiederherstellungs- und Plast. Chirurgie, Leipzig, Germany
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Jeske Smink
- co.don AG, Teltow, Germany
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Vilma Methner
- co.don AG, Teltow, Germany
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Ronny Schulz
- Translationszentrum für Regenerative Medizin (TRM), Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZI, Leipzig, Germany
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Jörg Lehmann
- Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZI, Leipzig, Germany
| Published: | October 23, 2013 |
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Text
Fragestellung: Lokale Knorpeldefekte wie z.B. im Kniegelenk sind mit Hilfe von autologen humanen Chondrozyten-Sphäroiden behandelbar. Diese Sphäroide stellen ein biotechnologisch hergestelltes Gewebeprodukt dar und werden als Advanced Therapy Medicinal Products (ATMP) bezeichnet. Ihr Einsatz in der Therapie von lokalen Knorpeldefekten eröffnet neue Behandlungsoptionen, birgt aber auch Gefahren hinsichtlich der Tumorigenese der implantierten Chondrozyten. In der vorliegenden Studie wurden in-vitro hergestellte autologe humane Chondrozyten-Sphäroide auf ihre Sicherheit hinsichtlich ihres Tumorigenitätspotenzials im Mausmodell evaluiert.
Methodik: In der prospektiv, randomisiert und verblindet durchgeführten GLP (Good Laboratory Practice)-Studie wurden humane Chondrozyten-Sphäroide oder Kontrollzellen subkutan in die Rückenhautfaszie von weiblichen immundefizienten NOD.Cg PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ (NSG) Mäusen implantiert. In der Test-Gruppe (n = 40 Mäuse) wurden jeweils fünf humane Chondrozyten-Sphäroide mit insgesamt je 1x106 Chondrozyten implantiert. In der ersten Kontrolle (n = 11 Mäuse) wurden je 1x107 humane Caco-2 Tumorzellen eingebracht. In der zweiten Kontrolle (n = 8 Mäuse) wurden je 1x106 murine NIH-3T3 Fibroblasten ektop implantiert. Nach Ablauf der geplanten Standzeit von 180 Tagen oder aus tierschutzrechtlichen Gründen vorzeitig, wurden die Mäuse euthanasiert und makroskopisch untersucht. Alle palpatorisch auffälligen Bereiche wurden histologisch in einer Hämotoxilin-Eosin (HE) Färbung und in einer immunhistochemischen Färbung mit einem anti-human HLA-ABC Antikörper (Klon W6/32) beurteilt.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Mäuse, denen humane Chondrozyten-Sphäroide implantiert worden waren, wurden nach 185 Tagen ohne palpierbare Anzeichen einer Tumorbildung euthanasiert. Zwei makroskopisch auffällige Läsionen wurden als Tumor ohne humane HLA-ABC Expression identifiziert. Eventuell handelt es sich dabei um eine spontane Tumorformation, die bei NSG-Mäusen in Einzelfällen beschrieben wurde.
Die Mäuse der ersten Kontrolle mit Caco-2 Zellen überlebten 23,00 ± 0,12 Tage (MW ± SEM) mit einem Gesundheitsscore (0 = nicht Auffällig bis 3 = schwer Auffällig) von 2,00 ± 0,14. Alle Tiere entwickelten deutlich sichtbare Tumore mit einem Volumen von 1,25 ± 0,17 cm3.
In der zweiten Kontrolle mit NIH-3T3 Zellen überlebten die Mäuse 150,00 ± 14,61 Tage. Der Gesundheitsscore betrug 1,13 ± 0,13. Alle Tiere entwickelten sichtbare Tumore mit einem Volumen von 2,01 ± 0,58 cm3. Die Karyotypisierung der NIH-3T3 Zellen ergab numerische und strukturelle chromosomale Aberrationen bereits vor der Implantation.
Unsere Studie zeigt im vorliegenden Design keine Evidenz für die Tumorigenität von humanen Chondrozyten im NSG-Mausmodell. Mit zunehmender Standzeit der behandelten Mäuse entwickelten dagegen die Mäuse beider Kontrollgruppen sichtbare Tumore.
