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Arthroskopie
Erschienen in: Arthroskopie 3/2005

01.08.2005 | Leitthema

Tissue engineering von Knorpelzellen

verfasst von: Dr. P. Hepp, A. Bader, C. Josten, T. Rose, R. Schulz

Erschienen in: Arthroskopie | Ausgabe 3/2005

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Zusammenfassung

Tissue engineering von Knorpelzellen soll Konstrukte für Knorpelersatzgewebe liefern, die traumatisch oder degenerativ veränderten Knorpel in seiner ursprünglichen Funktion wiederherstellen. Das Prinzip der In-vitro-Herstellung beinhaltet die Gewinnung chondrogener Zellen, die Besiedelung von dreidimensionalen Matrizes und die Ausdifferenzierung im Bioreaktor bis zur Implantation in vivo. In der folgenden Übersicht werden die Entwicklungen und der aktuelle Wissensstand auf dem Gebiet des tissue engineering von Knorpelzellen sowie ein Ausblick auf die klinische Anwendung dargestellt.
Literatur
1.
Angele P, Schumann D, Angele M, Kinner B, Englert C, Hente R, Fuchtmeier B, Nerlich M, Neumann C, Kujat R (2004) Cyclic, mechanical compression enhances chondrogenesis of mesenchymal progenitor cells in tissue engineering scaffolds. Biorheology 41(3–4):335–346
2.
Barry F, Boynton RE, Liu B, Murphy JM (2001) Chondrogenic differentiation of mesenchymal stem cells from bone marrow: differentiation-dependent gene expression of matrix components. Exp Cell Res 268(2):189–200PubMed
3.
Boyan BD, Lohmann CH, Romero J, Schwartz Z (1999) Bone and cartilage tissue engineering. Clin Plast Surg 26(4):629–645PubMed
4.
Brittberg M, Nilsson A, Lindahl A, Ohlsson C, Peterson L (1996) Rabbit articular cartilage defects treated with autologous cultured chondrocytes. Clin Orthop (326):270–283PubMed
5.
Burton-Wurster N, Vernier-Singer M, Farquhar T, Lust G (1993) Effect of compressive loading and unloading on the synthesis of total protein, proteoglycan, and fibronectin by canine cartilage explants. J Orthop Res 11(5):717–729PubMed
6.
Caplan AI (1991) Mesenchymal stem cells. J Orthop Res 9(5):641–650PubMed
7.
Carter DR, Beaupre GS, Giori NJ, Helms JA (1998) Mechanicanobiology of skeletal regeneration. Clin Orthop Relat Res 335 [Suppl]:41–55
8.
Carter DR, Beaupre GS, Wong M, Smith RL, Andriacchi TP, Schurman DJ (2004) The mechanobiology of articular cartilage development and degeneration. Clin Orthop Relat Res 427 [Suppl]:69–77
9.
Carver SE, Heath CA (1999) Semi-continuous perfusion system for delivering intermittent physiological pressure to regenerating cartilage. Tissue Eng 5(1):1–11PubMed
10.
Caterson EJ, Nesti LJ, Li WJ, Danielson KG, Albert TJ, Vaccaro AR, Tuan RS (2001) Three-dimensional cartilage formation by bone marrow-derived cells seeded in polylactide/ alginate amalgam. J Biomed Mater Res 57(3):394–403PubMed
11.
El-Amin SF, Attawia M, Lu HH, Shah AK, Chang R, Hickok NJ, Tuan RS, Laurencin CT (2002) Intergrin expression by huma osteoblasts cultured on degredable polymeric materials applicable for tissue engineered bone. J Orthop Res 20(1):20–28PubMed
12.
Erggelet C, Sittinger M, Lahm A (2003) The arthroscopic implantation of autologous chondrocytes for the treatment of full-thickness cartilage defects of the knee joint. Arthroscopy 19(1):108–110PubMed
13.
Freed LE, Grande DA, Lingbin Z, Emmanual J, Marquis JC, Langer R (1994) Joint resurfacing using allograft chondrocytes and synthetic biodegradable polymer scaffolds. J Biomed Mater Res 28(8):891–899PubMed
14.
Freed LE, Vunjak-Novakovic G (1997) Microgravity tissue engineering. In Vitro Cell Dev Biol Anim 33(5):381–385PubMed
15.
Fukuda K, Asada S, Kumano F, Saitoh M, Otani K, Tanaka S (1997) Cyclic tensile stretch on bovine articular chondrocytes inhibits protein kinase C activity. J Lab Clin Med 130(2):209–215PubMed
16.
Grande DA, Halberstadt C, Naughton G, Schwartz R, Manji R (1997) Evaluation of matrix scaffolds for tissue engineering of articular cartilage grafts. J Biomed Mater Res 34(2):211–220PubMed
17.
Griffith LG, Wu B, Cima MJ, Powers MJ, Chaignaud B, Vacanti JP (1997) In vitro organogenesis of liver tissue. Ann N Y Acad Sci 831:382–397PubMed
18.
Haleem-Smith H, Derfoul A, Okafor C, Tuli R, Olsen D, Hall DJ, Tuan RS (2005) Optimization of high-efficiency trasfection of adult human mesenchymal stemm cells in vitro. Mol Biotechnol 30(1):9–20PubMed
19.
Hall AC (1991) The effects of hydrostatic pressure on matrix synthesis in articular cartilage. J Orthop Res 9:1–10PubMed
20.
Heath CA, Magari SR (1996) Mini-review: mechanical factors affecting cartilage regeneration in vitro. Biotech Bioeng 50:430–437
21.
Hendrickson DA, Nixon AJ, Grande DA, Todhunter RJ, Minor RM, Erb H, Lust G (1994) Chondrocyte-fibrin matrix transplants for resurfacing extensive articular cartilage defects. J Orthop Res 12(4):485–497PubMed
22.
Huckle J, Dootson N, Medcalf N, McTaggart S, Wright E, Carter A, Schreiber R, Kirby B, Dunkelman NS, Stevenson S, Riley S, Davisson T, Ratcliffe A (2003) Differentiated chondrocytes for cartilage tissue engineering. In: Bock G, Goode J (eds) Tissue engineering of cartilage and bone. Novartis Foundation, Chichester, UK, pp 103–117
23.
Hunziker EB (2002) Articular cartilage repair: basic science and clinical progress. A review of the current status and prospects. Osteoarthrit Cartil 10(6):432–463
24.
Hunziker EB, Kapfinger E (1998) Removal of proteoglycans from the surface of defects in articular cartilage transiently enhances coverage by repair cells. J Bone Joint Surg [Br] 80(1):144–150
25.
Kafienah W, Al-Fayez F, Hollander AP, Barker MD (2003) Inhibition of cartilage degradation: a combined tissue engineering an gene therapy approach. Arthritis Rheum 48(3):709–718PubMed
26.
Kafienah W, Jakob M, Démarteau O, Frazer A, Barker MD, Martin I, Hollander AP (2001) Three-dimensional tissue engineering of hyaline cartilage: comparison of adult nasal and articular chondrocytes. Tissue Eng 8(5):817–826CrossRef
27.
Kamil SH, Kojima K, Vacanti MP, Bonassar LJ, Vacanti CA, Eavey RD (2003) In vitro tissue engineering to generate a human-sized auricle an nasal tip. Laryngoscope 113:90–94PubMed
28.
Kim HK, Moran ME, Salter RB (1991) The potential for regeneration of articular cartilage in defects created by chondral shaving and subchondral abrasion. An experimental investigation in rabbits. J Bone Joint Surg [Am] 73(9):1301–1315
29.
Langer R, Vacanti JP (1993) Tissue engineering. Science 260(5110):920–926PubMed
30.
Li WJ, Tuli R, Huang X, Laquerriere P, Tuan RS (2005) Multilineage differentiation of human mesenchymal stem cells in a three-dimensional nanofibrous scaffold. Biomaterials 26(25):5158–5166PubMed
31.
Li WJ, Tuli R, Okafor C, Derfoul A, Danielson KG, Hall DJ, Tuan RS (2005) A three-dimensional nanofibrous scaffold for cartilage tissue engineering using human mesenchymal stem cells. Biomaterials 26(6):599–609PubMed
32.
Mainil-Varlet P, Rieser F, Grogan S, Mueller W, Saager C, Jakob RP (2001) Articular cartilage repair using a tissue-engineered cartilage-like implant: an animal study. Osteoarthrit Cartil 9 [Suppl A]:S6–15
33.
Marijnissen WJ, van Osch GJ, Aigner J, Verwoerd-Verhoef HL, Verhaar JA (2000) Tissue-engineered cartilage using serially passaged articular chondrocytes. Chondrocytes in alginate, combined in vivo with a synthetic (E210) or biologic biodegradable carrier (DBM). Biomaterials 21(6):571–580PubMed
34.
O’Driscoll SW (1998) The healing and regeneration of articular cartilage. J Bone Joint Surg [Am] 80(12):1795–1812
35.
Ochi M, Uchio Y, Tobita M, Kuriwaka M (2001) Current concepts in tissue engineering technique for repair of cartilage defect. Artif Organs 25(3): 172–179PubMed
36.
Parvizi J, Wu CC, Lewallen DG, Greenleaf JF, Bolander ME (1999) Low-intensity ultrasound stimulates proteoglycan synthesis in rat chondrocytes by increasing aggrecan gene expression. J Orthop Res 17(4):488–494PubMed
37.
Redman SN, Oldfield SF, Archer CW (2005) Current strategies for articular cartilage repair. Eur Cell Mater 9:23–32; discussion 23–32PubMed
38.
Reinholz GG, Lu L, Saris DB, Yaszemski MJ, O’Driscoll SW (2004) Animal models for cartilage reconstruction. Biomaterials 25(9):1511–1521PubMed
39.
Sah RL, Doong JY, Grodzinsky AJ, Plaas AH, Sandy JD (1991) Effects of compression on the loss of newly synthesized proteoglycans and proteins from cartilage explants. Arch Biochem Biophys 286(1):20–29PubMed
40.
Schaefer D, Martin I, Jundt G, Seidel J, Heberer M, Grodzinsky A, Bergin I, Vunjak-Novakovic G, Freed LE (2002) Tissue-engineered composites for the repair of large osteochondral defects. Arthritis Rheum 46(9):2524–2534PubMed
41.
Schäfer D, Martin I, Shastri P, Padera RF, Langer R, Freed LE, Vunjak-Novakovic G (2000) In vitro generation of osteochondral composites. Biomaterials 21(24):2599–2606PubMed
42.
Schäfer D, Seidel J, Martin I, Jundt G, Heberer M, Grozinsky A, Vunjak-Novakovic G, Freed L (2004) Engineering und Charakterisierung von funktionalem osteochondralem Ersatzgewebe. Orthopade 33(6):721–726PubMed
43.
Silverman RP, Passaretti D, Huang W, Randolph MA, Yaremchuk MJ (1999) Injectable tissue-engineered cartilage using a fibrin glue polymer. Plast Reconstr Surg 103(7):1809–1818PubMed
44.
Smith RL, Lin J, Trindade MC, Shida J, Kajiyama G, Vu T, Hoffman AR, van der Meulen MC, Goodman SB, Schurman DJ, Carter DR (2000) Time-dependent effects of intermittent hydrostatic pressure on articular chondrocyte type II collagen and aggrecan mRNA expression. J Rehabil Res Dev 37(2):153–161PubMed
45.
Steadman JR, Rodrigo JJ, Briggs KK, Sink E, Silliman J (1997) Long-term results of full-thickness articular cartilage defects of the knee treated with debridement and microfracture. Read at the Linvatec Sports Medicine Conference, Vail, Colorado
46.
Steinmeyer J, Torzilli PA, Burton-Wurster N, Lust G (1993) A new pressure chamber to study the biosynthetic response of articular cartilage to mechanical loading. Res Exp Med (Berl) 193(3):137–142
47.
Takahashi I, Nuckolls GH, Takahashi K, Tanaka O, Semba I, Dashner R, Shum L, Slavkin HC (1998) Compressive force promotes sox9, type II collagen and aggrecan and inhibits IL-1beta expression resulting in chondrogenesis in mouse embryonic limb bud mesenchymal cells. J Cell Sci 111(Pt 14):2067–2076PubMed
48.
Ting V, Sims CD, Brecht LE, McCarthy JG, Kasabian AK, Connelly PR, Elisseeff J, Gittes GK, Longaker MT (1998) In vitro prefabrication of human cartilage shapes using fibrin glue and human chondrocytes. Ann Plast Surg 40(4):413–420; discussion 420–421PubMed
49.
Tuan RS (2003) Skeletal tissue engineering in cartilage replacement: future perspectives and the new age of regenerative medicine. In: Hendrich C, Nöth U, Eulert J (eds) Cartilage surgery and future perspectives. Springer, Berlin Heidelberg New York, pp 185–197
50.
Tuli R, Li WJ, Tuan RS (2003) Current state of cartilage tissue engineering. Arthritis Res Ther 5:235–238PubMed
51.
Tuli R, Nandi S, Li WJ, Tuli S, Huang X, Manner PA, Laquerriere P, Noth U, Hall DJ, Tuan RS (2004) Human mesenchymal progenitor cell-based tissue engineering of a single-unit ostechondral contruct. Tissue Eng 10(7–8):1169–1179
52.
Van Beuningen HM, van der Kraan PM, Arntz OJ, van den Berg WB (1994) Transforming growth factor-beta 1 stimulates articular chondrocyte proteoglycan synthesis and induces osteophyte formation in the murine knee joint. Lab Invest 71(2):279–290PubMed
53.
Vunjak-Novakovic G (2003) The fundamentals of tissue engineering: scaffols and bioreactors. In: Bock G, Goode J (eds) Tissue engineering of cartilage and bone. Novartis Foundation, Chichester, UK, pp 34–51
54.
Wang X, Grogan SP, Rieser F, Winkelmann V, Maquet V, Berge ML, Mainil-Varlet P (2004) Tissue engineering of biphasic cartilage constructs using various biodegradable scaffolds: an in vitro study. Biomaterials 25(17):3681–3688PubMed
Metadaten
Titel
Tissue engineering von Knorpelzellen
verfasst von
Dr. P. Hepp
A. Bader
C. Josten
T. Rose
R. Schulz
Publikationsdatum
01.08.2005
Verlag
Springer-Verlag
Erschienen in
Arthroskopie / Ausgabe 3/2005
Print ISSN: 0933-7946
Elektronische ISSN: 1434-3924
DOI
https://doi.org/10.1007/s00142-005-0315-1

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