Knochen-Engineering mit humanen Nabelschnurblutstammzellen in vivo
Final Report Abstract
In dem Projekt sollten Zell-Biomaterial-Konstrukte mittels eines Implantates auf einen „artifiziell“ (durch Zahnextraktion und anschließende Knochenglättung) atrophen Unterkiefer fixiert werden und zu einer vertikalen Kieferaugmentation führen. Ein erster Versuch mit 4 Hunden zeigte, dass ein solches präklinisches Modell ohne massive und aus Tierschutzsicht nicht vertretbare Eingriffe in das Leben der Tiere nicht realisierbar ist. Ein alternatives Modell in dem eine Augmentation des Knochens an der Unterseite des Kiefers erfolgt zeigte auch keine positiven Ergebnisse. Um sicherzustellen, dass neu gebildeter Knochen von den implantierten Zellen stammt und nicht vom Periost des Hundes, wurde das Periost vor der Implantation entfernt. Dieses Vorgehen war für die Fragestellung zwar notwendig, entspricht jedoch nicht der möglichen Therapie beim Menschen. Bei einer durch Stammzellen unterstützten Therapie wird möglichst viel Periost erhalten um die Heilung zu beschleunigen. Weiterführende Tierversuche müssen eine Lösung für die Diskrepanz zwischen dem klinischen Nachweis einer funktionierenden (meist autologen) Stammzelltherapie bei Augmentationen und der avisierten therapeutischen Praxis aufzeigen. Die Entfernung des Periosts war jedoch sinnvoll, denn dadurch zeigte sich, dass Gerüste mit Zellen alleine keine positive Wirkung erzielen. Gründe für die negativen Ergebnisse sind vermutlich nicht zu unterdrückende Immunreaktionen des Hundes. In einem vorherigen Versuch wurde mit den gleichen Zellen und Gerüsten bei Immuninkompetenten Ratten ein positives Ergebnis erzielt. Die Vermutung, dass die negativen Ergebnisse auf den anderen Bedingungen in einem Großtier-Modell beruhen, liegt daher nahe. Die wertvolle Erkenntnis aus dem Projekt ist, dass aus unserer Sicht präklinische Testungen von Therapien mit xenogenen Stammzellen im Großtiermodell nicht sinnvoll oder nur mit sehr großem Aufwand (vollständige Immunsuppression der Tiere und entsprechende Haltung) sind. Unter diesen Rahmenbedingungen wäre aber sicherlich eine Übertragung auf reale klinische Therapieeinsätze sehr fraglich!
Publications
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Scaffold-free microtissues: differences to monolayer cultures and their potential in bone tissue engineering. (2012) Clin Oral Invest.
Langenbach, F., Naujoks, C. Smeets, R., Berr, K., Depprich, R., Kubler, N.R. and Handschel, J.
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Generation and differentiation of microtissues from multipotent precursor cells for use in tissue engineering. (2011). Nat Protoc 6, 1726-1735
Langenbach, F., Berr, K., Naujoks, C.#, Hassel, A., Hentschel, M., Depprich, R., Kubler, N.R., Meyer, U., Wiesmann, H.P., Kogler, G., and Handschel, J.
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„The potential of microtissues in osteogenic tissue engineering“. 13. Oktober 2012; TERM STEM 2012, Guimaraes, Portugal
Langenbach F, Naujoks C, Berr K, Depprich R, Kögler G, Kübler N, Handschel J
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Effects of dexamethasone, ascorbic acid and β-glycerophosphate on the osteogenic differentiation of stem cells in vitro. Stem Cell Res Ther. 2013 Sep 30;4(5):117
Langenbach F and Handschel JR
