ROBUST-Regeneration of osteoporotic bone using stem cell transplantation
Saxer F, Studer P, Miot S, Todorov A, Schaefer D, Martin I, Scherberich A, Jakob M
Fragestellung: Ist die Nutzung nicht-expandierter undifferenzierter Zellen der stromal vaskulären Fraktion (SVF) des menschlichen Fettgewebes als zelluläre Komponente eines Composite-Grafts zur biologisch aktiven Augmentation von Knochendefekten und Frakturen im Tiermodell bzw. der Klinik möglich?
Methodik: SVF Zellen wurden aus dem Fett menschlicher Spender nach Enzymverdau anhand des Dichtegradienten isoliert. Sie wurden mittels Fibrin Gel auf Hydroxyapatit-Träger (Actifuse, Baxter, USA) aufgebracht und in Femurdefekte kritischer Grösse athymer Ratten (Crl:NIH-Foxn1mu, Charles River, Deutschland) implantiert, die mittels RatFix System (RISystem AG, Schweiz) stabilisiert wurde. Nach 8 Wochen in vivo wurden die Femora entnommen und histologisch, sowie biomechanisch untersucht. Im Rahmen einer Sicherheits- und Machbarkeitsstudie erfolgte die Translation des Ansatzes. Patienten mit Indikation zur offenen Reposition und Osteosynthese einer osteoporotischen proximalen Humerusfraktur wurden bei entsprechender Einwilligung und Eignung ca. 300 ml Fett per Liposuction entnommen. Aus dem Aspirat wurde im Cellution800/CRS (Cytori, USA) die SVF isoliert und nach o.g. Prinzip zur Zellularisierung eines Grafts genutzt, mit dem die Fraktur augmentiert wurde. Protokolldeviationen und Komplikationen wurden dokumentiert. Im Fall einer Implantatentfernung wurde eine Biopsie entnommen. Die implantierten Zellen wurden im Tiermodell und der klinischen Studie anhand ihrer Oberflächenmarker und Klonogenität charakterisiert.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Im Tiermodell konnte in 2/3 der Behandlungsgruppe das Auftreten von Knochen und Gefässen humanen Ursprungs nachgewiesen werden. In 1/3 der Fälle wurde eine Torsionsstabilität ähnlich der physiologischer Rattenfemora nachgewiesen. Nach Implantation zellfreier Grafts traten instabile Pseudarthrosen ohne histologischen Knochennachweis auf. 6 Patienten wurden bisher in die klinische Studie eingeschlossen. Grobe Protokoll-Deviationen oder prozesstechnische Schwierigkeiten gab es nicht. Die Patienten tolerierten den Zusatzeingriff gut. Durchschnittlich wurden 137 Mio Zellen (32-220 Mio) implantiert. Bei 3 Patienten kam es zu relevanten Komplikationen, die nicht auf die Implantation des Grafts zurückzuführen waren. In zwei bereits entnommenen Biopsien nach 6 bzw. 32 Wochen fand sich Osteoid bzw. Knochen im Graft. Die isolierten Zellen zeigten eine durchschnittliche Klonogenität um 10% mit osteogenem Potenzial in 1/3. 60% exprimierten mesenchymale Marker, 10% endotheliale, deren Proportionen jedoch ohne erkennbaren Einfluss auf das klinische Ergebnis waren.
Dieser einzeitige Ansatz zur Herstellung eines osteo- und vaskulogen aktiven Grafts ist in der klinischen Anwendung sicher und machbar. Er umgeht die Morbidität eines autologen Knochengrafts, sowie bei Osteoporose die Dysfunktionalität der darin enthaltenen Stammzellen. Zudem fördert er die Vaskularisierung des Gewebes. Insgesamt handelt es sich insofern um eine vielversprechende Technik, deren Effektivität zu beweisen wäre.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR13-481
doi: 10.3205/14dkou482, urn:nbn:de:0183-14dkou4821
Published: October 13, 2014
© 2014 Saxer et al.
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