Expansion von humanen, mesenchymalen Stammzellen in autologem Serum unter besonderer Berücksichtigung der osteogenen Differenzierung

Abstract

Seit dem Bekanntwerden der großen Plastizität adulter Stammzellen und der Möglichkeit guter Expansion unter dem Zusatz tierischer Seren, nimmt das Bestreben zu, diese Zellen in vielen Anwendungsgebieten der Medizin zu nutzen. Die Kontamination mit tierischen Proteinen während der Kultivierung verbietet nicht nur in Deutschland die nachfolgende Transplantation am Menschen. Diese Limitierung der Einsetzbarkeit in der Klinik kann mit dem Verzicht auf tierisches Eiweiß vermindert werden. In der vorliegenden, experimentellen Arbeit wurde die Qualität verschiedener Serum-Konzentrationen (1%, 3%, 10% AS) bezüglich der Gewinnung, der Expansion und der osteogenen und adipogenen Differenzierbarkeit von adulten mesenchymalen Stammzellen des Knochenmarkes vergleichend untersucht. Als Kontrolle diente der Zusatz von 10% FKS, welches als standardisierter Serumzusatz etabliert ist. Bei gleich ausgesiedelter, niedriger Zellzahl und gleicher Kultivierungszeit ist der Zusatz von 10% AS sowohl für die Isolation als auch für die Expansion optimal. Der Zusatz von 3% AS ist sowohl für die Isolation als auch für die Expansion weniger geeignet. Der Zusatz von 1% AS ist sowohl für die Isolation als auch für die Expansion nur begrenzt geeignet. Im Vergleich zum Zusatz von 10% FKS sind unter dem Zusatz von 10% AS gleich hohe bis höhere Zellzahlen und unter dem Zusatz von 3% AS und 1% AS im Allgemeinen niedrigere Zellzahlen zu generieren. Des Weiteren sind MSZ, die unter dem Zusatz von 10% AS kultiviert werden, sehr gut osteogen und gut adipogen differenzierbar. Die Zellkulturen unter dem Zusatz von 3% AS sind sowohl weniger osteogen als auch weniger adipogen differenzierbar. MSZ, die unter dem Zusatz von 1% AS kultiviert werden, sind nicht differenzierbar. Im Vergleich zum Zusatz von 10% FKS sind MSZ unter dem Zusatz von 10% AS deutlich besser osteogen und unter dem Zusatz von 3% AS ähnlich gut osteogen und generell weniger adipogen differenzierbar. Es wird erstmals gezeigt, dass die unter 10% AS kultivierten MSZ, die sowohl die gleiche Zellmorphe als auch die gleiche Zellgröße aufweisen wie MSZ, die unter 10% FKS kultiviert werden, ein annähernd identisches Spektrum an Oberflächenmarkern exprimieren, wie MSZ, die unter 10% FKS kultiviert werden. Für einen raschen klinischen Einsatz muss die Kultivierung von adulten mesenchymalen Stammzellen mit humanem Serum, autolog oder allogen, weiterentwickelt und standardisiert werden.