Injectable in situ polymerizing biopolymer hydrogels with growth factor-loaded nanoparticles for the treatment of articular cartilage lesions - in vitro and in vivo studies
Biomaterials
Final Report Abstract
Aufgrund von Ergebnissen der Pilotversuche sowie lokaler Gegebenheiten in Bezug auf die Verfügbarkeit von Hydrogelen und Großtiermodell mussten die Fragstellungen der Studie deutlich angepasst werden. Daher wurde der Versuchsaufbau angepasst und, unter Berücksichtigung des ursprünglichen Kontextes, die Eignung von Gel-HPA-Hydrogelen als träger für MSCs zur Immunmodulation herausgearbeitet. Die in dieser Studie erreichten Ergebnisse legen nahe, dass das Gelatin-HPA ein geeigneter Träger für MSCs im Rahmen regenerativer als auch immunmodulatorischer Therapieansätze ist. IPS-MSCs blieben auch während langer Kulturzeiten im Gel vital und proliferierten. Im Gel und in der umgebenden Kulturflüssigkeit lässt sich hauptsächlich Interleukin 6 nachweisen, welches durch die MSCs sezerniert wird. Ein Zusatz von CD4+ T-Zellen in die das mit MSCs beladene Gel umgebende Kulturlösung bedingt eine Erhöhung des durch MSCs sezernierte IL-6. Im Gel implantierte iPS-MSCs führen im Gegensatz zu unbeladenen Gelen zu einer Migration von CD4+ T-Lymphozyten in das Gel. Dieser Effekt lässt sich partiell auch durch eine Zugabe von Interleukin 6 in das Gel erreichen, sowie durch eine Mischung des Gels mit Kulturüberständen aus iPS-MSC-Kulturen. Somit scheinen hauptsächlich parakrine Effekte für die Migration verantwortlich zu sein. Wir sehen in der Anwendung der Hydrogel-Konstrukte ein hohes therapeutisches Potential, ein Konstrukt aus Gel-HPA-Hydrogelen könnte langfristig als Träger für MSCs im Rahmen einer lokalen Immunmodulation auch in vivo in Frage kommen. Hier sind zum einen entzündlich Gelenkprozesse, wie bei der Arthrose, aber auch andere Konstellationen, wie in der Transplantationsimmunologie denkbar. Folgeversuche werden zum einen zum Ziel haben, weitere potentielle Träger für MSCs zu identifizieren, auf der anderen Seite aber auch der Möglichkeit nachgehen müssen, zellfreie Konstrukte zu schaffen, die über eine optimierte Abgabekinetik für Zytokine verfügen. Langfristig wird im Tiermodell die prinzipielle Eignung solcher Konstrukte für die Modulation von Entzündungsprozessen erprobt werden müssen.
