Titelaufnahme

Titel
Molecular analysis of endochondral ossification markers to monitor the time window of implantation / Vorgelegt von: Lisa Preimel
Weitere Titel
Molekulare Analyse von enchondralen Ossifikationsmarkern um das Zeitfenster der Implantation zu überprüfen
AutorInnenPreimel, Lisa
GutachterMeixner, Arabella
Erschienen2017
HochschulschriftWien, FH Campus Wien, Masterarb., 2017
Anmerkung
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Datum der AbgabeOktober 2017
SpracheEnglisch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (DE)Knochenregeneration / Enchondrale Ossifikation / Mesenchymale Stammzellen / Implantation
Schlagwörter (EN)Bone regeneration / Endochondral ossification / Mesenchymal stem cells / implantation
URNurn:nbn:at:at-fhcw:1-4664 Persistent Identifier (URN)
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Molecular analysis of endochondral ossification markers to monitor the time window of implantation [3.92 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Einer der neuen und sehr vielversprechenden Ansätze im Bereich der Knochenregeneration, ist die Konstruktion eines Transplantats, durch die Nachahmung des Prozesses der endochondralen Ossifikation mit Hilfe von mesenchymalen Stammzellen (MSCs). Es wurde gezeigt, dass humane MSCs, welche in vitro zu kugelförmigen Aggregaten, genannt Pellets, geformt, und chondrogen differenziert wurden, nach deren orthotopen Implantation in vivo, Knochen Regeneration induzieren. Nichts desto trotz müssen die Herausforderungen der Donor-zu-Donor Variation, welche zur Heterogenität des chondorgenen Differenzierungspotential von MSCs führt, überwunden werden. Es wurde weiters herausgefunden, dass die in vitro Vorbereitung von MSCs, bis diese die frühe hypertrophe Phase erreicht haben, die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Knochen Regeneration erhöht. Das Ziel dieser Arbeit war es eine universelle, nicht invasive Methode zur Bestimmung des optimalen Zeitfensters zur Implantation zu entwickeln. Der Fokus lag darauf passende extrazelluläre Marker zu identifizieren, welche den Wechsel von Chondrogenese zur Hypertrophie vorhersagen können. Dazu wurde der Differenzierungsprozess von MSC Pellets, kultiviert in chondrogenem und hypertrophen Medium, mit Hilfe von histologischen, biochemischen und Genexpressionsanalysen beobachtet. Die Messung der Freisetzung von Glykosaminoglykanen (GAGs), alkaliner Phosphatase (ALP), und der Ca2+ Aufnahme im Medium, kann dazu verwendet werden um das chondrogene (GAGs) und hypertrophe (ALP, Ca2+) Stadium der Pellets zu bestimmen. Auf der Ebene der Genexpression konnten Decorin, VEGF und Osteopontin als vielversprechende Marker, die einen Einblick in das Eintreten der hypertrophen Differenzierung geben, identifiziert werden.

Zusammenfassung (Englisch)

In the field of bone regeneration, one of the new promising approaches is to engineer a graft by mimicking the pathway of endochondral ossification with the use of mesenchymal stem cells (MSCs). It has been demonstrated that human MSCs that were formed into spherical cell aggregates, called pellets, and chondrogenically differentiated in vitro, induced bone regeneration after orthotopic implantation in vivo. None the less the challenge of donor-to-donor variability, causing heterogeneity in the MSCs chondrogenic differentiation potential, still needs to be overcome. Additionally, in vitro priming of MSCs until they have reached the early hypertrophic stage has been shown to increase the probability of a successful bone regeneration. To generate a universal, non-invasive method used to determine the time window of implantation, in this study we aimed to identify markers suitable to predict the switch from chondrogenesis to hypertrophy. Therefore, the differentiation progress of MSC pellets cultured in chondrogenic and hypertrophic medium was monitored by performing histological, biochemical and gene expression analysis. Monitoring the release of glycosaminoglycans (GAGs), alkaline phosphatase (ALP) activity, and Ca2+ uptake in the medium can be used to determine the chondrogenic (GAGs) or hypertrophic (ALP, Ca2+) stage of the pellet. On a gene expression level decorin, VEGF and osteopontin were identified as promising markers, that give an insight into the onset of hypertrophic differentiation.

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