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Zielsetzung und Fragestellung: Extrazelluläre Vesikel mesenchymaler Stromazellen (MSC-EVs) können Knorpelzellen im inflammatorischen Milieu positiv beeinflussen und regenerative Prozesse stimulieren. Hierbei unterscheiden sich jedoch die EVs verschiedener Spender sowie verschiedener Batches in ihrem funktionellen Phänotyp. Um eine bessere Reproduzierbarkeit bei der Herstellung unabhängiger EV Batches zu erreichen, wurden MSCs immortalisiert und auf monoklonaler Ebene expandiert. Im Rahmen dieser Studie wurde untersucht, inwieweit EVs von klonal expandierten, immortalisierten MSCs (ciMSCs) therapeutisch relevante Effekte im inflammatorischen Knorpelmodell vermitteln.

Material und Methoden: Humane artikuläre Chondrozyten von 3 verschiedenen Spendern, die eine Knie-TEP Implantation erhielten, wurden extrahiert und in Passage 3 in Spheroidkultur verbracht. Zur systematischen Untersuchung erfolgte die Hinzugabe von EV Präparaten 12 verschiedener ciMSC in einem standardisierten Inflammationsmodell mit TNFα (20 ng/ml) in einem Zeitraum von 48 h. Zur Beurteilung des Regenerats wurde das Genexpressionsprofil von anabolen (Collagen 2, Aggrecan, COMP, PRG4), katabolen (MMP3, MMP13), Dedifferenzierungs- (Collagen 1) Markern und dem inflammatorischen Zytokin IL-6 bestimmt. Zusätzlich erfolgte eine SafraninO/Fast Green Färbung zur Beurteilung der Regeneratqualität nach 12 Tagen EV-Stimulation. Zur statistischen Auswertung wurde der nicht parametrische Mann-Whitney U-test herangezogen. Die Signifikanz wurde mit p<0.05 definiert.

Ergebnisse: Die Hinzugabe von TNFα führte zu einer signifikant reduzierten Expression anaboler Marker (Collagen 2, Aggrecan, COMP), einer verstärkten Expression kataboler Marker (MMP3, MMP13, ADAMTS4, ADAMTS5) und einer Stimulation des proinflammatorischen Zytokins IL-6. Es zeigten sich Unterschiede zwischen den verschiedenen EV Präparationen im Hinblick auf das Genexpressionsprofil. In der Selektion konnten 2 geeignete EV Präparationen identifiziert werden, welche sich als antiinflammatorisch, anabol und anti-katabol zeigten. Dies konnte mit einer verstärkten GAG Retention mit der SafraninO Fast Green Färbung bestätigt werden.

Diskussion und Schlussfolgerung: TNFα hat einen negativen Einfluss auf Chondrozyten. Dieser kann durch standardisiert hergestellte ciMSC-EVs verringert werden. Hierbei ist eine vorherige Selektion entsprechender MSC Spender und deren Testung auf den funktionellen Phänotyp erforderlich. Durch den Einsatz von ciMSCs ergibt sich eine größere Standardisierung bei der EV-Produktion, da deutlich weniger Batch-to-Batch Schwankungen bei der EV-Produktion zu erwarten sind.