Regenerative potential of osteoblasts from orofacial bones, osteoblasts from the axial skeleton and bone marrow-derived mesenchymal stem cells for the reconstruction of critical sized segmental bone defects in a large animal model.
Final Report Abstract
Im Rahmen des DFG-Stipendiums wurde das osteogene Regenerationspotential von allogenen und autologen mesenchymalen Vorläuferzellen, allogenen differenzierten Zellen (Osteoblasten isoliert aus der Mandibular und der Tibia) sowie von „platelet rich plasma“ (PRP) analysiert. Nach der Durchführung der ersten Versuchsreihe zeigte sich ein vergleichbares osteogenes Potential von autologen und allogenen mesenchymalen Vorläuferzellen. Die Ergebnisse zeigten jedoch im Vergleich zum Biomaterial alleine nur minimale Unterschiede, jedoch im Vergleich zur Transplantation von spongiösem Knochen (ABG) deutlich schlechtere Ergebnisse. Deshalb wurden vor Beginn der zweiten Versuchsreihe die Versuchslaufzeiten von 3 auf 6 Monate verlängert. In der zweiten Versuchsreihe wurde dann das osteogene Regenerationspotential von allogenen differenzierten Zellen (mandibuläre und tibiale Osteoblasten) mit allogenen mesenchymalen Vorläuferzellen verglichen. In diesen Versuchen konnte gezeigt werden, das die mesenchymalen Vorläuferzellen in einem großem Knochendefekt im Großtiermodell ein höheres osteogenes Regenerationspotential haben als differenzierte Zellen. Weiterhin zeigte sich ein höheres osteogenes Regenerationspotential von den Zellen in Verbindung mit PRP im Vergleich zur alleinigen Transplantation von PRP. Zwischen den unterschiedlichen differenzierten Zellen, isoliert aus der Mandibular und aus der Tibia, konnte kein Unterscheid bezüglich des osteogenen Regenerationspotentials gezeigt werden. Es konnte somit gezeigt werden, das die Verwendung von allogenen mesenchymalen Vorläuferzellen zur Behandlung von großen Knochendefekten möglich ist und die Transplantation eine sichere und vielversprechende Methode im Bereich des „bone tissue engineering“ darstellt. Es sind jedoch noch weitere Versuche zur Verbesserung der Ergebnisse notwendig. Weitere Verbesserungen könnten bezüglich der Zellzahl und des Zeitpunktes der Zelltransplantation vorgenommen werden.
Publications
- Preclinical animal models for segmental bone defect research and tissue engineering. In: Steinhoff G (Editor) Regenerative Medicine. Springer Verlag, pp 845-881, 2011
Reichert JC, Berner A, Saifzadeh S, Hutmacher DW
- Treatment of long bone defects and non-unions: from research to clinical practice. Cell Tissue Res. 2011 May 17. [Epub ahead of print]
Berner A, Reichert JC, Müller M, Zellner J, Pfeifer C, Dienstknecht T, Nerlich M, Sommerville S, Dickinson IC, Schütz MA, Füchtmeier B
- Biomimetic tubular nanofiber mesh and platelet rich plasma-mediated delivery of BMP-7 for large bone defect regeneration. Cell Tissue Res. 2012 Jan 26. [Epub ahead of print]
Berner A, Boerckel JD, Saifzadeh S, Steck R, Ren J, Vaquette C, Zhang JQ, Nerlich M, Guldberg RE, Hutmacher DW, Woodruff MA
(See online at https://doi.org/10.1007/s00441-011-1298-z)
