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Rekonstruktion segmentaler Knochendefekte mit verzögerter Injektion von allogenen mesenchymalen Vorläuferzellen
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Authors
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Arne Berner
- Abteilung Unfallchirurgie, Klinikum der Universität Regensburg, Regensburg, Germany
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Johannes Reichert
- Klinik für Unfall-, Hand-, Plastische und Wiederherstellungschirurgie, Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Würzburg, Germany
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Maria Ann Woodruff
- Institute of Health and Biomedical Innovations, Queensland University of Technology, Kelvin Grove, Australia
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Michael Nerlich
- Universitätsklinikum Regensburg, Abteilung Unfallchirurgie, Regensburg, Germany
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Michael Schütz
- Institute of Health and Biomedical Innovations, Queensland University of Technology, Kelvin Grove, Australia
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Dietmar Werner Hutmacher
- Institute of Health and Biomedical Innovations, Queensland University of Technology, Kelvin Grove, Australia
| Published: | October 23, 2013 |
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Fragestellung: Neuere Ansätze des Knochen Tissue Engineering zur Behandlung von segmentalen Knochendefekten untersuchen die Kombination verschiedener Biomaterialien (Scaffolds) mit Zellen oder Wachstumsfaktoren. Mesenchymale Vorläuferzellen (MPC) sind aufgrund ihrer immunologischen Eigenschaften nicht nur für autologe sondern auch für allogene Transplantationen geeignet. Bisherige Ergebnisse von allogenen Zelltransplantationen zur Knochenrekonstruktion werden kontrovers diskutiert. Die vorliegende Studie zeigt eine neue Technik der verzögerten Zelltransplantation zur Verbesserung der Regeneration von segmentalen Knochendefekten.
Methodik: Es wurden 3cm große segmentale Knochendefekte in 18 adulten Merino Schafen an der Tibia gesetzt und es erfolgte die Implantation eines Scaffolds (medical grade polycaprolactone). Mesenchymale Vorläuferzellen wurden durch Knochenmarkaspiration von Schafen gewonnen, die nicht an der Studie teilnahmen, expandiert und für 2 Wochen in osteogenem Medium kultiviert. 4 Wochen nach Implantation der Scaffolds erfolgte die perkutane Injektion von 100x106 allogene mesenchymale Vorläuferzellen (MPC)(n=6) in das schon implantierte Scaffold. In den Kontrollgruppen wurde der Defekt entweder mit einem unbesiedelten Scaffold oder mit autologer Spongiosa vom Beckenkamm (ABG) gefüllt (n=6). Knochenheilung wurde nach 12 Monaten mittels Röntgenbildern, biomechanischen Testungen, microCT-Untersuchungen und histologischen Untersuchungen analysiert.
Ergebnisse: Es zeigte sich keine lokale oder systemische Fremdkörperreaktion während der Versuchslaufzeit. In den nativ radiologischen Untersuchungen zeigten sich Knochendefektheilung in der ABG-Gruppe und der Zellgruppe. Die biomechanischen Untersuchungen und die microCT Untersuchungen zeigten mehr Knochenbildung in der Zellgruppe verglichen mit der Scaffoldgruppe. Die Ergebnisse der Zellgruppe zeigten sich vergleichbar mit der ABG-Gruppe ohne signifikante Unterschiede.
Schlussfolgerung: Verzögerte Zellinjektion von allogenen MPCs zeigt bessere Knochenregeneration im Vergleich zur Scaffoldgruppe. Diese neue Prozedur der Zelltransplantation zur Behandlung von Knochendefekten könnte die Möglichkeiten der Zelltransplantation im orthopädisch unfallchirurgischen Bereich verbessern und eine Translation dieser neuen Prozeduren in den klinischen Alltag erleichtern.
