Untersuchungen zum Vermehrungspotential von Nasenseptum-Chondrozyten für die In-vitro-Züchtung von Knorpeltransplantaten

Zusammenfassung

Hintergrund: Moderne Techniken des Tissue Engineerings ermöglichen die Züchtung autologer Ersatzgewebe in vitro. Isolierte Knorpelzellen bilden in geeigneten dreidimensionalen Trägerstrukturen neues Knorpelgewebe. Normalerweise ist jedoch die Zahl der isolierten Zellen einer Knorpelbiopsie zunächst nicht ausreichend für die Herstellung eines größeren autologen Transplantats. Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung des Vermehrungspotentials humaner Chondrozyten aus dem Nasenseptum. Methode: Die Knorpelzellen wurden aus gesundem Septumknorpel von 7 Patienten mit einem Alter von 16-60 Jahren mittels Kollagenase und Hyaluronidase isoliert. Anschließend wurden die Zellen in 75 cm²-Flaschen kultiviert und jeweils nach Konfluenz mit Trypsin abgelöst, in einer Neubauerkammer ausgezählt und mit 5 × 10⁴Z/ml erneut ausgesät. Als Kulturmedium wurde Dulbecco's-MEM mit 10% FCS verwendet. Ergebnisse: Nach dem enzymatischen Verdau wurden durchschnittlich 5 × 10⁵ Zellen pro Knorpelprobe mit einer Vitalität von mindestens 85% gewonnen. Die Zellen konnten anschließend um das 10³-10⁵fache innerhalb eines Zeitraums von 4-8 Wochen vermehrt werden. In dieser Untersuchung war jedoch kein Zusammenhang zwischen dem Alter der Patienten und dem Vermehrungspotential isolierter Knorpelzellen erkennbar. Diskussion: Der beobachtete Vermehrungsfaktor entspricht etwa 10-20 Zellteilungszyklen. Trotz einer langsameren Teilungsaktivität im zweiten Monat zeigten sich im gewählten Beobachtungszeitraum noch keine Hinweise auf ein Ende der Teilungsaktivität. Proliferierende Knorpelzellen verlieren schon nach kurzer Zeit viele gewebespezifischen Eigenschaften. Für die Herstellung eines Knorpeltransplantats müssen diese Zellen daher zur Redifferenzierung stimuliert werden. Schlußfolgerungen: Die Untersuchungen zeigen, dass Zellen des humanen Nasenseptums in ausreichender Menge für die In-vitro-Züchtung eines autologen Knorpeltransplantats vermehrt werden können.

Summary

Background: Recent developments in the field of tissue engineering provide novel approaches in tissue repair and reconstructive surgery using the patients own cells. Isolated chondrocytes form new cartilage when seeded in appropriate scaffolds. Usually the number of cells from a cartilage biopsy is not sufficient. The present study investigates the potential of cell amplification of human nasal chondrocytes in monolayer culture. Methods: Nasal cartilage cells from seven healthy patients with age between 16 and 60 years were enzymatically isolated with collagenase and hyaluronidase. Subsequently, cells were seeded in 75 cm² culture flasks. After confluency, cultures were trypsinized, counted, and again seeded at a concentration of 5 × 10⁴ cells/ml. Dulbecco's MEM supplemented with 10% FCS was used as culture medium. Results: After enzymatic digest, an average of 5×10⁵ cells per patient were isolated. At least 85% of the cells were vital. Within four to eight weeks, the cells number was increased 10³ to 10⁵ fold. No correlation between the proliferative activity and the age of the patient was observed in this study. Discussion: The observed increase in cell number resembles about 10 to 20 cell doublings. Although the doubling time appears to be longer during the second month, no definite limit of proliferative activity was seen during the time of study. Proliferating chondrocytes in monolayer lose their tissue-specific phenotype. For the de novo formation of cartilage transplants, redifferentiation of the expanded cells has to be stimulated. Conclusion: This study shows that human nasal chondrocytes can be expanded sufficiently in monolayer for the engineering of autologous cartilage transplants.

Schlüsselwörter

Zellproliferation - Knorpel - Transplantation - Tissue Engineering

Key words

Cell proliferation - Cartilage - Transplantation - Tissue engineering