Zeitschrift für Stammzellforschung und -therapie

Abstrakt

In-vivo-Effekte von bioaktivem Glas S53P4 oder Beta-Tricalciumphosphat auf die osteogene Differenzierung menschlicher Fettstammzellen nach Inkubation mit BMP-2

Martin Waselau, Mimmi Patrikoski, Bettina Mannerström, Mari Raki, Kim Bergström, Brigitte von Rechenberg und Susanna Miettinen

Ziele: Menschliche Fettstammzellen (hASCs) wurden als mögliche Alternative für die Knochengewebeentwicklung vorgeschlagen. Die Gewebereaktion und das osteogene Potenzial von BAG S53P4- oder β-TCP-Granula wurden jedoch nicht in vivo untersucht, wenn sie mit hASCs gesät und/oder mit BMP-2 koinkubiert wurden, und wurden daher in der vorliegenden Studie untersucht.

Methoden und Ergebnisse: Menschliche ASCs wurden isoliert, expandiert und in vitro auf BAG und β-TCP gesät und die Zelllebensfähigkeit wurde mittels Lebend/Tot-Färbung beurteilt. In einem subkutanen Nagetierimplantationsmodell wurden die zelluläre Reaktion und das osteogene Potenzial von 1) einfachen, 2) mit hASC gesäten, 3) mit BMP-2 koinkubierten und 4) mit hASC gesäten und mit BMP-2 koinkubierten BAG- und β-TCP-Granula nach 4 und 8 Wochen mittels Computertomographie und semiquantitativer histologischer Bewertungen untersucht. Die Lebend/Tot-Färbung bestätigte vor der Implantation eine gute Zelllebensfähigkeit beider Biomaterialien. Insgesamt führte die Implantation beider Biomaterialien zur Bildung von gut vaskularisiertem Granulationsgewebe ohne übermäßige Entzündung, Fibrosen oder Nebenwirkungen, unabhängig von der Gruppenzuordnung und dem ausgewerteten Zeitpunkt, und lässt somit auf Sicherheit für künftige Anwendungen schließen. Unsere Ergebnisse deuten jedoch auch darauf hin, dass β-TCP nach der Ergänzung mit hASCs vorübergehend die Bildung von Fremdkörperriesenzellen stimulieren kann, was auf eine resorptive Reaktion hindeutet. Beide Biomaterialien erforderten die Ergänzung mit hASCs und/oder BMP-2, um osteoblastische
Aktivität zu induzieren. BAG induzierte jedoch ausschließlich eine Verkalkung, wenn es mit BMP-2-aktivierten hASCs besiedelt wurde, während β-TCP nur die Besiedlung mit hASCs erforderte.

Schlussfolgerung: BAG- und β-TCP-Granula können sicher subkutan implantiert werden, induzieren eine unterschiedliche zelluläre Reaktion und erfordern eine Ergänzung mit hASCs und/oder BMP-2, um osteoblastische Aktivität und Verkalkung zu induzieren. Eine Kombination aus β-TCP und hASCs erschien als praktikabler Weg zur Steigerung der osteoblastischen Aktivität, was zu einer frühen Osteogenese führt und gleichzeitig Sicherheits- und behördliche Bedenken bei der Knochengewebeentwicklung minimiert.