Vergleich zweier Isolationsverfahren zur Gewinnung humaner mesenchymaler Stammzellen aus Knochenmark anhand ihres osteogenen Differenzierungsverhaltens in vitro

Fragestellung: Mesenchymale Stammzellen (MSC) stellen eine potenzielle Quelle zum autologen Knochenersatz dar (Tissue Engineering). Zur Isolation und Kultivierung von MSC gibt es mehrere alternative Protokolle. Hier vergleichen wir die beiden gängigsten Methoden anhand der osteogenen Differenzierbarkeit der erhaltenen MSC in vitro.

Methoden: Zellen aus Knochenmark (KM) wurden parallel nativ und nach vorheriger Anreicherung der MSC isoliert und die expandierten Zellen bis zu 28 Tage in osteogenem Differenzierungsmedium oder in Expansionsmedium (Kontrolle) kultiviert. Im Verlauf der Differenzierung wurde die Expression osteogener Marker (Bone Sialoprotein[BSP], BMP-2, Osteocalcin, CbFa-1, Alk. Phosphatase[AP]) mittels quantitativer Real-Time-RT-PCR untersucht und histochemisch durch AP- und von-Kossa-Färbung bestätigt. Der Ca2+ – und PO4- – Gehalt der gebildeten extrazellulären Matrix (ECM) wurde spektrometrisch bestimmt.

Ergebnisse: In allen Fällen konnten MSC erfolgreich sowohl aus der nativen wie auch angereicherten KM-Fraktion gewonnen und im Verlauf der osteogenen Differenzierung zur Bildung einer ECM angeregt werden. Differenzierte Zellen aus der angereicherten Fraktion zeigten jedoch einen deutlicheren Anstieg der BSP-, BMP-2- und AP-Expression und signifikant höhere Ca2+- und PO4- -Werte in den Ablagerungen.

Schlussfolgerungen: Unterschiede in der Aufarbeitung des Ausgangsmaterials führen zu Zellpopulationen mit unterschiedlichem osteogenem Differenzierungsverhalten in vitro. Eine Relevanz für das Tissue Engineering in vivo muss in Experimenten bestätigt werden.