Molekulare Charakterisierung von gezüchteten humanen dreidimensionalen Chondrozytentransplantaten

Die Transplantation von Chondrozyten in resorbierbaren Polymervliesen ist eine vielversprechende Methode zur Behandlung von Knorpeldefekten. Die Züchtung dieser künstlichen Knorpelgewebe ist durch eine Dedifferenzierung im Monolayer, dem Einsatz von abbaubaren Matrizen und Polymeren und der erneuten Expression chondrozytärer Markergene in dreidimensionaler (3D-)Kultur gekennzeichnet.

Das Ziel der vorliegenden Studie war die molekulare Charakterisierung von phänotypischen Veränderungen während des autologen Knorpel-Tissue-engineering. Humane artikuläre Chondrozyten wurden isoliert, mit humanem Serum bis zur Passage 3 expandiert und in humanem Fibrinogen und Polyglactin/Polydioxanon-Vliese eingebettet, um bis zu 4 Wochen 3D kultiviert zu werden. Die Dedifferenzierung im Monolayer und die Ausbildung von Knorpelgewebe in vitro und nach subkutaner Transplantation in Nacktmäuse wurde mittels Expressionsanalyse chondrozytärer Gene und anhand histologischer und immunhistochemischer Verfahren untersucht. Die Vermehrung der Chondrozyten mit humanem Serum führte zur Induktion von Typ-I- und Typ-III-Kollagen, während die knorpelspezifischen Gene Typ-II-Kollagen, "Cartilage-Oligomeric-Matrix-Protein", "Cartilage-Link-Protein" und Aggrecan reprimiert wurden, um erneut in 3D-Kultur in Polyglactin/Polydioxanon-Vliesen induziert zu werden. Subkutane Transplantationen im Mausmodell dokumentierten die Synthese von Proteoglykan und knorpelspezifischem Typ-II-Kollagen. Das 3D-Anordnen von humanen Gelenkchondrozyten in resorbierbaren Polyglactin/Polydioxanon-Vliesen unterstützt die chondrogene Differenzierung und die Bildung einer hyalinähnlichen Knorpelmatrix in vitro und in vivo.