Entwicklung eines in vitro Modellsystems zur Herstellung vaskularisierter Konstrukte für das Tissue Engineering von Knochen

Die modernen Methoden des Tissue Engineering erlauben zunehmend einen klinischen Einsatz von in vitro generierten Gewebekonstrukten. Bei der Transplantation von dreidimensionalen Geweben stößt das klassische Tissue Engineering allerdings an seine Grenzen. Eine der wichtigsten Herausforderungen für das Tissue Engineering besteht in der Verbesserung der Durchblutung des in vitro vorgebildeten Gewebeersatzes. Eine mögliche Strategie zur Lösung dieser Aufgabe stellt dabei die in vitro-Integration eines vaskulären Plexus in das Gewebekonstrukt dar. <br>In dieser Arbeit wurde ein Modellsystem entwickelt, in welchem stromabildende Osteoblasten mit Blutgefäßzellen kokultiviert werden. In seiner Dreidimensionalität soll das Modellsystem dabei möglichst gut den späteren Anforderungen zum Gewebeersatz entsprechen. Zunächst konnte in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden, dass beide Zelltypen in einem Konstrukt kokultiviert werden können und lebensfähig sind. Allerdings verloren die Endothelzellen durch die Präsenz der Osteoblasten die Fähigkeit zur Ausbildung von kapillären Strukturen im Konstrukt. Ausgehend von dieser Beobachtung wurden verschiedene Interaktionswege der Osteoblasten und Endothelzellen molekularbiologisch untersucht. Dabei konnten sowohl auf Genexpressions- als auch auf Proteinebene differentiell regulierte Proteine der angiogenen Signaltransduktion gefunden werden, welche möglicherweise bei der beobachteten Hemmung der in vitro-Angiogenese eine wichtige Rolle spielen. <br>Um eine praktische Anwendbarkeit des vorgestellten Modellsystem im klinischen Kontext zu erreichen, muss die beschriebene Hemmung der osteoblasteninduzierten Hemmung der Angiogenese überwunden werden. Dies gelang im Rahmen der vorliegenden Arbeit im Mausmodell durch die Integration endothelialer Vorläuferzellen anstelle von reifen Endothelzellen. Die starke angiogene Potenz der Vorläuferzellen war in der Lage, trotz der Anwesenheit von Osteoblasten einen Gefäßplexus im Konstrukt auszubilden. Hieraus ergeben sich interessante Ansätze zur Entwicklung eines in vitro ausreichend vorvaskularisierten Gewebeersatzes, welche nach Fortführung und tierexperimenteller Validierung der hier vorgestellten Ergebnisse zu einem dreidimensionalen, vaskularisierten Knochenersatz für die klinische Anwendung führen könnten.

Author dc:creator

• Stahl, Andreas

Contributors dc:contributor

• Stark, Gerhard Björn

• angiogenesis
• Tissue Engineering
• bone
• endothelial
• osteoblast

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