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Fragestellung: Stammzellen bieten sich nach derzeitigem Wissenstand als Zellquelle einer zellbasierten Knorpelregeneration an. Regulatorische Anforderungen sollten daher in präklinischen Versuchen berücksichtigt werden. Wir haben erstmalig im deutschsprachigen Raum eine GLP-Studie zur Evaluierung einer stammzellbasierten MACT am Großtier durchgeführt und zeigen in-vivo Ergebnisse nach ein und zwei Jahren.

Methodik: Bei 32 Merino-Schafen erfolgte unter GLP-Bedingungen initial die Defektapplikation eines 7mm durchmessenden osteochondralen Defekts an den medialen Femurkondylen beider Knie und die Entnahme von 28±2,6 ml Knochenmarksaspirat aus dem Beckenkamm. Nach Isolation der MSC erfolgte die Zellexpansion vier Wochen mit DMEM und 10% autologem Serum bis zur ersten Passage. Anschliessend erfolgte die Aussaat von 7,2*10⁵ mesenchymale Stammzellen in eine Kollagen-I-Matrix wo noch eine 14-tägige chodrogene Vordifferenzierung (TGF-ß3) erfolgte. Nach 6 Wochen erfolgte die Behandlung des nun chronifizierten Defektes am rechten Knie verblindet und randomisiert mit der MSC-besiedelten Matrix oder einem hochverdichteten zellfreien Leergel. Die Läsion am linken Knie blieb unbehandelt und dient als individuelle Kontrollgruppe. Nach 1 und 2 Jahren in-vivo erfolgt die Explantation. Hieran schloss sich die verblindete makroskopische, histologische (O'Driscoll (ODS), ICRS) und bildmorphologische Auswertung mittels hochauflösender Ultraschallbiomikroskopie an.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Studie wurde als GLP-Studie von der Landesbehörde anerkannt. Eine erfolgreiche chondrogene in-vitro-Differenzierung der ovinen MSC in der Kollagen-I-Matrix wurde nachgewiesen. Nach 1 Jahr zeigte sich im ODS für die MSC-Gele ein medianer Wert von 14,5±4,8 und für die unbehandelten Kontrollgrupe von 10,8±5,1. Nach 2 Jahren wurde mit 14,0±3,4 ein vergleichbarer Wert erreicht. Zellfreie Gele erreichen Werte von 11,0±5,7 nach einem und 17,0±2,9 nach 2 Jahren, bleiben aber zu beiden Zeitpunkten hinter der unbehandelten Kontrollgruppe zurück. Statistische Differenzen ergaben sich für MSC-Gele im Vergleich zur Kontrollgruppe im Sinne eines verbesserten Bondings nach ein und zwei Jahren. Dies war nicht der Fall bei den zellfreien Gelen. Auffallend war zudem eine höhere Versagensrate bei zellfreien Gelen und unbehandelten Defekten. In der bildmorphologischen Ultraschallauswertung zeigten sich insbesondere nach einem Jahr höhere Volumina an neugebildetem Gewebe beim Vergleich MSC vs zellfrei.

Schlussfolgerung: Die MSC-basierte MACT kann eine vielversprechende zukünftige Behandlungsalternative bei fokalen Knorpeldefekten darstellen. Wir konnten eine geringere Versagensrate und ein verbessertes Bonding bei MSC-Gelen nachweisen. Weiter zeigten sich auch nach 2 Jahren in-vivo kein Hinweis auf eine Tumorentstehung oder ektope Kalzifikationen. Kritisch anzumerken ist das hohe spontane Regenerationspotential der Tiere.