Einfluss von simulierter Mikrogravitation auf die trägerfreie de novo Chondrogenese aus humanen und murinen primären Chondrozyten

Abstract

Als einzige Zellform des Knorpelgewebes spielen Chondrozyten eine Schlüsselrolle für die Aufrechterhaltung dieser Gewebeart. Die Herstellung von artifiziellem Knorpel steht hinsichtlich der zunehmenden Prävalenz von knorpeldegenerativen Erkrankungen im Fokus der translationalen Medizin. Durch simulierte Mikrogravitation (s-µg) konnte an diversen Zellarten das dreidimensionale Wachstum von Zellaggregaten, sogenannten multizellulären Sphäroiden, nachgewiesen werden. Im Rahmen dieser Arbeit wird das trägermaterialfreie Wachstum von Sphäroiden unter Verwendung einer ‚Rotating Wall Vessel‘ (RWV) an drei verschiedenen Chondrozyten-Zellkulturen nach drei, sieben und 14 Tagen untersucht. Neben der Etablierung der RWV als Methode der Sphäroidbildung sollen Veränderungen der extrazellulären Matrix, Zytoskelettkomponenten und Regulationsfaktoren untersucht werden. Hierfür werden histochemische und Immunfluoreszenzfärbungen, sowie die quantitative Echtzeit-Polymerase Kettenreaktion (qPCR) genutzt. Bereits nach sieben Tagen konnten 2 – 5 mm durchmessende Sphäroide nachgewiesen werden, welche eine zentrale Akkumulation des Kollagen-Typs I und peripher der Kollagen-Typen II und X aufwiesen. Auch progrediente Apoptose war nachweisbar. Die qPCR zeigte je nach Zellkultur verschiedene Veränderungen in der Expression von Kollagentypen und Regulationsfaktoren, mit Gemeinsamkeiten hinsichtlich MMP13, SOX9 und RUNX3. Zusammenfassend konnte Gewebe mit Knorpelcharakteristiken hergestellt werden. Der Einfluss übereinstimmender Faktoren sollte weiter untersucht werden.