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Die etablierte Methode der Transplantation auf Amnionmembran expandierter Stammzellen des Hornhautepithels birgt aufgrund der biologischen Variabilität der Trägermatrix offensichtliche Nachteile. Zielsetzung dieser Studie war die Standardisierung und Charakterisierung der ex-vivo-Expansion limbaler Stammzellen auf Fibrinmatrix zur Therapie der Limbusstammzell-Insuffizienz.

Limbusexzisate von 20 menschlichen Spenderaugen wurden auf Fibringelen mit Mitomycin C-behandelten 3T3 Feeder-Zellen explantiert. Die Charakterisierung der kultivierten Epithelzellen erfolgte mittels Licht- und Elektronenmikroskopie, immunhistochemischer Analyse verschiedener Stammzellmarker, Differenzierungsmarker, Basalmembranmarker und Adhäsionsmoleküle sowie mittels BrdU-Assay und CFE (Colony-forming efficiency)-Assay. Nach erfolgter Standardisierung der Methode wurden Fibrin-kultivierte autologe Epithellagen auf die Hornhautoberfläche von 8 Patienten mit einseitiger Limbusstammzell-Insuffizienz nach Verätzung transplantiert.

Die nach 3-4 Tagen auswachsenden Epithelzellen hatten nach 14-21 Tagen eine konfluente Monolayer auf der Fibrinmatrix gebildet. Morphologisch zeigten sich kuboide Zellen mit Euchromatin-reichen Kernen, cytoplasmatischen Filamenten, apikalen Mikrovilli, und Puncta adhaerentes zwischen benachbarten Zellen. Die kultivierten Zellen exprimierten Vimentin, p63, EGF-Rezeptor, alpha-Enolase, Syndecan-1, P-Cadherin, Integrine β1, alpha9 und alpha3β1, fokal auch ABCG2, zeigten aber keine Expression der Cytokeratine K3/12, K5/14 und K19, Connexin-43, und Desmoglein. Die Bildung alpha6β4-positiver Hemidesmosomen konnte nach 14-15 Tagen, die Ablagerung von Basalmembrankomponenten (Kollagen Typ IV, Laminin-1) nach 17-20 Tagen in Kultur beobachtet werden. BrdU-"label retaining“-Zellen wurden bei 2,1% und Kolonie-bildende Zellen bei 3,5% der Fibrin-kultivierten Zellen identifiziert. Während der bisherigen Nachbeobachtungszeit von bis zu 7 Monaten zeigten 6 von 8 Patienten nach autologer Transplantation Fibrin-kultivierter Epithellagen eine stabile und reizfreie Hornhautoberfläche.

Die Ergebnisse zeigen, dass sich Limbusepithel mit Stammzellcharakteristika auf Fibrin als standardisierter Biomatrix expandieren und zur Rekonstruktion der Augenoberfläche erfolgreich einsetzen lässt. Allerdings sind eine weitere Optimierung der Kulturbedingungen durch Berücksichtigung der Nischenparameter und klinische Langzeitbeobachtungen erforderlich.