Der Einfluß von TGF-beta1 auf das Wachstum und die Differenzierung von humanen Gelenkchondrozyten im zwei- und dreidimensionalen Zellkulturmodell
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Zusammenfassung
Die Behandlung von Knorpeldefekten, vermehrt an Hüfte und Knie, nimmt derzeit in der orthopädischen Chirurgie einen immer größeren Stellenwert ein. Es werden mehrere Therapiemöglichkeiten angeboten, die alle primär zum Ziel haben beim Patienten Schmerzen und Entzündungen zu reduzieren und seine Bewegungsfähigkeit wieder herzustellen. Besonderes Augenmerk richtet sich dabei zunehmend auf die sogenannte autologe Chondrozyten Transplantation (ACT), bei der dem Patienten Knorpelzellen entnommen, im Labor vermehrt und ihm schließlich zur Defektdeckung wieder reimplantiert werden. Mit Hilfe dieses Tissue Engineering werden eine Reihe von Verfahren verwendet, um die Knorpelzellen zu vermehren. Im Rahmen dieser Arbeit werden zwei Modelle eingesetzt, die sogenannte Monolayer- und die dreidimensionale Alginatkultivierung. Weiterhin wird als Wachstums- und Differenzierungsfaktor TGF-beta1 in unterschiedlichen Konzentrationen beigegeben, um dessen Einfluß auf die Kultivierung von Chondrozyten zu untersuchen. Die Transkription des osteoblastären Differenzierungsfaktors Cbfa1 wird als Maß für die Neigung der Chondrozyten zu einer Transdifferenzierung (Umwandlung in Osteoblasten) bestimmt. Humane Gelenkchondrozyten von 17 Patienten wurden nach der Methode von Brittberg (1995) aus Operationspräparaten isoliert und die so gewonnenen Chondrozyten mit DMEM/ Ham´s F12 K Medium, 20% FKS und 1% Penicillin/ Streptomycin im Kulturschrank bei einer Atmosphäre von 5% CO² bei 37°C kultiviert. Es wurden auf Alginat basierende 3D-Kulturen einmal als Kontrollgruppe und mit 0,1 ng/ml und 0,01ng/ml TGF-beta1 angelegt. In regelmäßigen Abständen wurde mittels quantitativer rt-PCR (PE Biosystems 7700) die Expression des Cbfa1 gemessen. Die Bestimmung der Expression erfolgte im Verhältnis zum Housekeeping Gen HPRT. Innerhalb der Studie konnte in drei Passagen ein Einfluß von TGF-beta1 auf die Cbfa1 Expression gezeigt werden. Während bei den ohne TGF-beta1 behandelten Proben Cbfa1 signifikant anstieg, konnte bei den TGF-beta1 Proben eine sichtbar geringere Expression nachgewiesen werden. Die in dieser Studie in vitro beobachtete Regulation des Cbfa1 unter Einfluss von TGF-beta1 zeigt, daß es möglich ist, die Dedifferenzierung (Plastizität) von Chondrozyten zu einem mehr osteoblastärem Phänotyp zu unterdrücken und so die chondrale Differenzierung weitgehend zu erhalten. In Zusammenhang mit weiteren Wachstumsfaktoren bietet dieses Verfahren eine Möglichkeit für die Erzeugung differenzierter Knorpelzelltransplantate. Diese können so schneller kultiviert werden. Gleichzeitig wird die osteoblastäre Umdifferenzierung verlangsamt.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Cytotherapy 6 (2004), 3, S. 299