Untersuchungen zur Osteogenese von humanen mesenchymalen Stammzellen

Humane mesenchymale Stammzellen (hMSCs) stellen eine attraktive Quelle zur Konstruktion von biotechnologischem Knochenersatz dar. Ziel dieser Arbeit war es zu untersuchen, ob die osteogene Differenzierung von hMSCs durch Wachstumsfaktoren oder adenoviralen Gentransfer beschleunigt und stabilisiert werden kann. Durchflusszytometrisch wurden hMSCs als CD13 positive und hämatopoietisch negative, adhärend schnell proliferierende und osteogen differenzierbare Zellpopulation charakterisiert. Supplementierung mit rhFGF2 und rhFGF9 erhöhte die Proliferationsrate, rhBMP2 beschleunigte die chondro- / osteoblastizitäre Differenzierung, welches durch Untersuchung der Expression von Kollagen-Typ-I, Alkalischer Phosphatase und der Mineralisierung, sowie durch Transkriptanalyse belegt wurde. Bizistronische Adenoviren für BMP2, PDGFB, VEGF165 und sFLT1 mit GFP als Markergen wurden konstruiert und eine 80ige Gentransfereffizienz in hMSCs festgestellt. Expression und biologische Aktivität des Transgens wurden durch Western Blot, ELISA und zelluläre Tests untersucht. BMP2 rekombinante hMSCs zeigten beschleunigte osteoblastizitäre Differenzierung in vitro, adenovirales PDGFB verzögerte diese, wohingegen VEGF165 und sFLT1 diese nicht inhibierten. In vivo zeigten hMSCs auf Kollagenträgern ektopische Knochenbildung, wohingegen dies auf PLLA-Trägern nicht nachweisbar war. GFP Expression von hMSCs konnte 8 Wochen nach Implantation detektiert werden. AdBMP2 transduzierte hMSCs zeigten auf PLLA-Trägern, im Gegensatz zu Kontrollen, ausgeprägte heterotope Mineralisierung. Dies belegt die prinzipielle Eignung des Einsatzes von hMSCs in der zellbasierenden Gentherapie von Knochendefekten.