Entwicklung einer Chondronen-basierten matrix-assoziierten autologen Chondrozytentransplantation (CMACT)

Status:

abgeschlossen 04/2012

Zielsetzung:

Ziel des Forschungsvorhabens war es, die Frage zu beantworten, ob Chondrone aus Arthrose-(OA-) Gelenken als Zellquelle für eine verbessere ACT und somit für die Entwicklung einer biologischen Therapie der Früh-Arthrose in Frage kommen.

Aktivitäten/Methoden:

Es wurde eine Methode zur enzymatischen Isolation von humanen Chondrozyten und Chondronen etabliert. Beide Zell-Typen wurden im 3D-Peptid-Hydrogel (KLDL-12) und im Dextran-Hydrogel bis zu 12 Wochen kultiviert, biomechanisch durch intermittierende dynamische Kompression stimuliert und im Hinblick auf ihre Syntheseleistung analysiert.

Ergebnisse:

OA-Chondrone zeigen im Vergleich zu OA-Chondrozyten deutlich überlegene zelluläre Funktionen hinsichtlich

a) Überleben der zellulären Isolation,

b) Kultivierung in Monolayer und Peptid-Hydrogel,

c) höherer Syntheserate von Kollagen II,

d) niedrigerer Abbaurate von Kollagen II,

e) höherer Glykosaminoglykan-Synthese,

f) besserer Genexpressionsleistung und

g) höherer glykolytischer Aktivität im Sinne einer signifikant höheren mRNA GAPDH Molekül-Anzahl und Enzym-Aktivität.

Im Dextran-Hydrogel zeigten OA-Chondrone ähnliche Merkmale, aber zusätzlich zur signifikanten Steigerung des Kollagen Typ II Metabolismus (CP II, C2C) eine signifikante Akkumulation von Glykosaminoglykanen (GAG). Die dynamische biomechanische Stimulation von OA-Chondronen führte im Peptid-Hydrogel zu einer signifikanten Steigerung der GAG-Synthese und im Dextran-Hydrogel zu einer weiteren, signifikanten Steigerung des Kollagen Typ II Metabolismus zugunsten der Neusynthese. Jedoch entschied nicht der biomechanische Stimulus die Frage, sondern die Art des Hydrogels (Peptid versus Dextran), welcher der beiden Parameter (GAG Synthese versus Kollagen Typ II Metabolismus) durch die Stimulation gesteigert wurde.

Schlussfolgerung:

Die präsentierten Daten zeigen sowohl qualitativ als auch quantitativ eine signifikante Überlegenheit von OA-Chondronen über OA-Chondrozyten aus denselben Gelenkflächen derselben Patienten und die biomechanische Stimulation von OA-Chondronen führte zu einer weiteren signifikanten Steigerung der Synthese-Leitung. Die Steuerung der Syntheseprodukte unter biomechanischer Stimulation sowie eine bessere Überlebenskurve könnte durch die gezielte Wahl eines dreidimensionalen Trägermaterials beeinflusst werden. OA-Chondrone sind eine vielversprechende Zellquelle für eine Chondronen-basierte ACT und die Entwicklung einer biologischen Therapie der Früh-Arthrose.

Stand: