Entwicklung eines biotechnologischen Verfahrens zur Expansion und osteogenen Ausdifferenzierung humaner mesenchymaler Stammzellen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Vermehrung der Zellen in einem serumreduzierten Medium: Zusammenfassend lässt sich anhand der gewonnen Daten zeigen, dass eine Reduktion des Serumgehalts im Kulturmedium nicht zu empfehlen ist, da das Proliferationspotential der Zellen bei verminderten Serumkonzentrationen herabgesetzt ist, eine Zunahme apoptotischer Prozesse erfolgt und sich der Anteil seneszenter Zellen in der Kultur erhöht. Als optimal haben sich der Einsatz von 10 % HS und gleichzeitige Zugabe von FGF-2 gezeigt. Untersuchungen zum Erhalt des normalen Karyotyps lieferten leider keine eindeutigen Ergebnisse, so dass hierzu derzeit keine Aussage gemacht werden kann. Differenzierungspotential: Experimente zur Optimierung der osteogenen Ausdifferenzierung der aus dem Nabelschnurgewebe isolierten Zellen in einem Bioreaktor auf 3D Biomaterialien (Sponceram®, Osseolive®) zeigten, dass eine dynamische dreidimensionale Kultivierung von uc-MSC in einem Perfusionsbioreaktor möglich ist und hierbei die Zellen, im Gegensatz zu einer statischen Kultivierung, auch im Inneren der verwendeten Trägermaterialien wachsen. Jedoch bedarf es einer Optimierung der Überwachung der Prozessparameter während der Kultivierung. Die Kultivierung in einem kontinuierlich perfundierten Drehbettreaktors zeigte, dass dieses System besonders für die osteogene Differenzierung der uc-MSC geeignet ist. Es konnte außerdem gezeigt werden, dass die ucMSC sowohl ein adipogenes, als auch ein chondrogenes Differenzierungspotential aufweisen und somit von Interesse für Anwendungen in Bereichen des Fett- und Knorpel- Tissue Engineerings sind. Außerdem wurden die folgenden neuen interessanten Ergebnisse bei der Vermehrung der MSC Zellen aus Nabelschnurgewebe erarbeitet: Isolierung einer Subpopulation: Nach Isolierung der ucMSC-Zellen wurden 2 Subpopulationen mittels Zentrifugaler Gegenstromelutriation (centrifugal counterflow elutriation CCE) isoliert und hinsichtlich ihres Proliferationspotentials untersucht. Die Zellen der Subpopulationen zeigen in ersten Untersuchungen auch Unterschiede in Hinblick auf ihr Differenzierungspotential. Hanging Drop Kultivierung: Alternative „Pseudo 3D“-Expansionsstrategien unter Einsatz der Hanging Drop Methode. Hierbei zeigte sich in ersten Voruntersuchungen durchaus ein Potential für den Einsatz als alternative Expansionsmethode.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- 3D-Zellkultivierung im ZRP®-System. CIT 80 No.12 (2008)
Marten D, Suck K, Diederichs S, Röker S, van Griensven M, Leschke C, Hoffmeister H, Kasper C
- Identification of subpopulations in mesenchymal stem cell-like cultures from human umbilical cord: Cell Communication and Signaling 7(1):6 (2009)
Majore I, Moretti P, Hass R, Kasper C
- Mesenchymal Stromal Cells Derived from Human Umbilical Cord Tissues: Primitive Cells with Potential for Clinical and Tissue Engineering Applications; Adv Biochem Eng Biotechnol 112, 1-26 (2009) C. Kasper Volume Editor (co-Editors R. Pörtner, M. van Griensven)
Moretti P, Hatlapatka T, Marten D, Lavrentieva A, Majore I, Hass R, Kasper C
- Mesenchymale Stroma Zellen (MSC) aus Nabelschnurgewebe Zellen mit Potential für Tissue Engineering Anwendungen. Bioforum 1-2010, 15-17 (2010)
Kasper C, Moretti P, Hatlapatka, T, Hass R
- Subpopulations of mesenchymal stem cells from human umbilical cord. Rebirth News 1-2010, 1-2 (2010)
Hass R, Kasper C
