Wirkung der kombinierten statischen und dynamischen Kultur auf die Matrixsynthese von Knorpelzellen

Hintergrund:

Durch die Neusynthese von Knorpel aus dezellularisiertem porcinem Nasenseptumknorpel (DECM) mittels Tissue engineering könnte zukünftig ein Ersatzmaterial zur Rekonstruktion angeborener und erworbener Knorpeldefekte gefunden werden. Vorangegangene Studien zeigten, dass in einem automatisierten Bioreaktor (BR) das Einwachsen von humanen Septumchondrozyten (hnCh) in die DECM beschleunigt werden kann, wohingegen die statische Kultur eine bessere Zelldifferenzierung und Matrixneusynthese (nMS) lieferte. Die aktuelle Studie untersuchte daher die Auswirkungen der Kombination beider Kulturverfahren auf die Zellmigration und die nMS.

Methodik:

DECM wurden mit hnCh besiedelt und im BR kultiviert. Nach 14 bzw. 28 Tagen wurden die Konstrukte in die statische Kultur überführt und für weitere 14 bzw. 28 Tage kultiviert. Als Kontrollen dienten die reine statische (sC) und dynamische Kultur (dC). Die Zunahme der Zellzahl und das Einwachsen der hnCh wurden histologisch und mittels Quantifluor-Assay untersucht. Immunhistochemie, DMMB-Assay und rtPCR dienten zum Nachweis und zur Quantifizierung der nMS.

Ergebnis:

Wie in den Vorversuchen zeigte sich im BR zunächst ein zügigeres Einwandern der hnCh in die Matrix im Vergleich zur sC. Die Überführung der Konstrukte aus der dC in die sC bewirkte eine Zunahme der nMS knorpelspezifischer Proteine und eine bessere Differenzierung gegenüber der alleinigen dC. Dieser Effekt zeigte sich besonders deutlich nach 14 Tagen Kultur im BR und anschließender sC.

Fazit:

Durch die Kombination der dC und sC von besiedelter DECM können die positiven Effekte der Einzelkulturen kombiniert werden. Welche Faktoren das unterschiedliche Verhalten der hnCh in den beiden Kulturformen bewirken, soll in weiteren Studien differenzierter untersucht werden.

Publication History

Publication Date:
23 April 2019 (online)