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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014)

28.10. - 31.10.2014, Berlin

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Vergleichende Studien von induzierten pluripotenten Stammzellen und mesenchymalen Stammzellen hinsichtlich ihres Potenzials für Tissue Engineering-Ansätze

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  • presenting/speaker Jan Torben Schille - Medizinische Hochschule Hannover, Klinik für Unfallchirurgie, Hannover, Germany
  • Claudia Neunaber - Medizinische Hochschule Hannover, Hannover, Germany
  • Michael Jagodzinski - Medizinische Hochschule Hannover, Hannover, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocPO12-734

doi: 10.3205/14dkou596, urn:nbn:de:0183-14dkou5960

Published: October 13, 2014

© 2014 Schille et al.
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Fragestellung: Mesenchymale Stammzellen (MSC) haben aufgrund ihrer möglichen Anwendbarkeit in der Regenerativen Medizin und beim Tissue Engineering große Bedeutung erlangt. Bei ihrer Gewinnung handelt es sich jedoch um einen invasiven Prozess und mit steigendem Alter des Patienten sinkt die Häufigkeit der MSC in Knochenmarkaspiraten, sowie deren Proliferationsfähigkeiten. In dieser Studie wird untersucht, ob sich induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC) im gleichen Maße wie MSC zu mesenchymalen Zelltypen differenzieren lassen und für weitere Tissue Engineering-Ansätze geeignet sind.

Methodik: In Vorversuchen wurden bereits iPSC (abgeleitet aus humanen Nabelschnurblut-Endothelzellen) in MSC-ähnliche Zellen (iPS-MSC) umgewandelt. Als Vergleich dienen MSC aus Knochenmarkaspirat (BMSC). Im ersten Versuchsteil wurden beide Zelltypen hinsichtlich ihres Differenzierungspotenzial mittels qRT-PCR (osteogen über Kollagen-1, BGLAP und RUNX2; chondrogen über Kollagen-2 und -10; sowie fibroblastär über TNC und Elastin) nach 1 und 2 Wochen untersucht. Im zweiten Teil wurden Polyurethan-Scaffolds jeweils mit einem der beiden Zelltypen besiedelt und in 3D-Kultur in Bioreaktoren unter verschiedenen Kulturbedingungen (Perfusion, biologische und mechanische Stimulation) stimuliert. Die Scaffolds wurden nach 1 und 2 Wochen hinsichtlich Zellzahl und Differenzierung histologisch und mittels qRT-PCR ausgewertet.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Vorläufige Ergebnisse zeigen, dass sich die abgeleiteten iPS-MSC signifikant langsamer als die BMSC in alle drei untersuchten Zelltypen bei allen untersuchten Markern differenzieren. Die Besiedlung der Scaffolds mittels iPS-MSC verlief ebenfalls schlechter als mittels BMSC. Nach bisherigem Stand weisen die mit BMSC besiedelten Scaffolds zu allen Zeitpunkten eine höhere Zellzahl auf, als die mit iPS-MSC besiedelten. Die Daten der verschiedenen Stimulationen werden zurzeit ausgewertet.

Die vorläufigen Daten lassen darauf schließen, dass sich die iPS-MSC nicht in gleicher Weise für Tissue Engineering-Ansätze eignen wie konventionelle BMSC. Dies liegt zum einen an ihrem verminderten Differenzierungspotenzial, aber auch an der schwierigeren Besiedlung der Scaffolds. Für weitere Versuche muss das Besiedlungsprotokoll verbessert werden.