Differenzierung mesenchymaler Zellen in dreidimensionaler Kultur: In-vitro-Differenzierung und Transplantation vitaler Knorpel- und Knochengewebe

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Tissue-Engineering Verfahren zur in-vitro Herstellung von vitalen Gewebetransplantaten aus autologen Zellen stellen eine erfolgversprechende Alternative zur Wiederherstellung von geschädigtem Knorpel- und Knochengewebe dar. Im vorliegenden Antrag sollen die Möglichkeiten dieser Geweberegeneration durch unterschiedliche Verfahren der Kultivierung und Transplantation von Zellen mit chondrogenem bzw. osteogenem Potential in Kombination mit geeigneten Trägerstrukturen fortgeführt werden. Die Arbeitsgruppe hat im Rahmen der bisherigen Förderung die Methodik der in-vitro Herstellung von Knorpeltransplantaten auf der Basis von modifizierten Fibrin- und Alginatgelmatrices sowie PGLA-Polymervliesen etabliert und für die Reparatur von Knorpeldefekten in unterschiedlichen Tiermodellen angewandt. In der Verlängerung des Forschungsantrages sollen weitere in-vitro Untersuchungen zur Optimierung der temporären Matrixstrukturen hinsichtlich Verbesserung der Transplantatstabilität und Gewebeintegration durchgeführt werden. Die gezielte Beeinflussung der zellulären Differenzierung und Gewebereifung mittels morphogener Faktoren, die insbesondere über Release-Systeme und Matrixkorporation freigesetzt werden, ist ein weiterer Schwerpunkt der Forschungsplanung. Die Ergebnisse dieser in-vitro Experimente sollen durch tierexperimentelle Untersuchungen zur Wiederherstellung von Knorpel- und Knochenstrukturen im Kaninchenmodell angewandt werden. Die biomechanische Testung soll der Analyse der biophysikalischen Eigenschaften der in-vitro hergestellten Knorpeltransplantate dienen. Darüber hinaus erweitern molekularbiologische Analysen zur Charakterisierung des Expressionsverhaltens von Chondrozyten und Periostzellen während der Chondrogenese/Osteogenese das experimentelle Spektrum. Die in enger Kooperation mit dem arbeitsgruppeninternen Forschungsprojekt "In vivo Protektion von künstlichen Knorpeltransplantaten bei rheumatoider Arthritis durch Transfer von Genen der TGF-ß-Superfamilie" gefördert durch die SandozStiftung gewonnenen Erkenntnisse finden hierbei unmittelbaren Eingang in die weiteren experimentellen Studien.