Herstellung und Charakterisierung mesenchymaler Stammzellen bei Patienten nach allogener Blutstammzelltransplantation

Mesenchymale Stammzellen sind bindegewebige Vorläuferzellen, die sich als Bestandteile des adulten Knochenmarkstromas aus dem Knochenmark isolieren und unter geeigneten Kulturbedingungen ex vivo expandieren lassen. Die Zellen sind in der Lage, sich durch Teilung selbst zu erhalten und verschiedenartig differenzierte Tochterzellen hervorzubringen, so zum Beispiel Osteozyten, Chondrozyten, Myozyten, Fibrozyten und Adipozyten. Die Frage, ob mesenchymale Stammzellen im Rahmen einer allogenen Blutstammzelltransplantation mit übertragen werden, konnte bisher nicht zufriedenstellend beantwortet werden. Ebenso ist im Falle einer Über-tragung das Schicksal der Spenderzellen im Empfängerorganismus unklar. In der vorliegenden Arbeit sollte zunächst ergründet werden, ob mesenchymale Stammzellen im Rahmen einer allogenen peripheren Blutstammzelltransplantation mit übertragen werden. Dazu wurden Leukapheresate von Spendern nach peripherer Blutstammzelltransplantation im Vergleich zu Knochenmark von Spendern nach Knochenmarktransplantation untersucht. Desweiteren sollten bei Empfängern allogener peripherer Blutstammzelltransplantationen und allogener Knochenmark-transplantationen zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Transplantation mesenchymale Stammzellen aus dem Knochenmark isoliert werden, um bei diesen den vom Blutstammzellspender stammenden Mengenanteil zu ermitteln. Um mesenchymale Stammzellen aus Leukapheresaten zu isolieren, erfolgte zuerst eine Dichtegradientenzentrifugation, der sich entweder die unmittelbare Zellkultur oder die Kultivierung nach weiterer Auftrennung durch magnetische Zellsortierung anschloss. Zur Isolation der mesenchymalen Stammzellen aus dem Knochenmark wurden Knochenmarkaspirate von Empfängern nach Blutstammzelltransplantation zunächst ebenfalls mittels Dichtegradientenzentrifugation aufgetrennt und im Anschluss die daraus gewonnene mononukleäre Zellfraktion kultiviert, wobei die mesenchymalen Stammzellen durch die Wahl der Kulturbedingungen selektioniert und expandiert wurden. Aus den Zellen wurde dann die genomische DNS extrahiert und durch Mikrosatellitenanalyse der Spenderzellanteil ermittelt. Es wurden Leukapheresate von neun Spendern sowie Knochenmark von zwei Spendern nach Transplantation bearbeitet. Aus den Leukapheresaten konnten mit den verwendeten Methoden keine mesenchymalen Stammzellen isoliert und angezüchtet werden. Dagegen gelang dies aus dem Knochenmark problemlos. Bei den Empfängern allogener Blutstammzelltransplantationen wurden Knochenmark-aspirate von 34 Patienten aufgearbeitet, wobei die Anzucht der mesenchymalen Stammmzellen bei Aspiraten von 27 Patienten, die zwischen 25 und 1334 Tagen nach Transplantation gewonnen wurden, erfolgreich war. Von den 27 Proben stammen 18 von Empfängern nach peripherer Blutstammzelltransplantation und neun von Empfängern nach Knochenmarktransplantation. Bei vier der Patienten nach peripherer Blutstammzelltransplantation war durch Mehrfachanalysen die Darstellung eines intraindividuellen Verlaufs möglich. Die Mikrosatellitenanalyse ergab in fast allen untersuchten Fällen einen Spenderanteil von null Prozent. Lediglich in zwei Proben nach peripherer Blutstammzelltransplantation wurden schwache Spendersignale detektiert, deren Anteil aber unter fünf Prozent betrug. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit verdeutlichen, dass mesenchymale Stammzellen bei der allogenen Knochenmarktransplantation mit übertragen werden, während im Rahmen der allogenen peripheren Blutstammzelltransplantation ihre Übertragung nicht gezeigt werden konnte. Zu verschiedenen Zeitpunkten nach allogener Blutstammzelltransplantation waren weder im Falle der Knochenmark-transplantation noch bei der peripheren Blutstammzelltransplantation mesenchymale Stammzellen des Spenders im Knochenmark des Empfängers nachweisbar, während die Blutzellen zum jeweils gleichen Zeitpunkt ein Spenderprofil aufwiesen. Die klinische Bedeutsamkeit der mesenchymalen Stammzellen des Spenders im Rahmen einer Blutstammzelltransplantation ist vor dem Hintergrund der Ergebnisse fraglich. Die Zellen, die während einer Knochenmarktransplantation mit übertragen werden, könnten immunologisch bedeutungsvoll sein, so beispielsweise im Zusammenhang mit dem im Vergleich zur peripheren Blutstammzelltransplantation verminderten Auftreten der Graft-versus-Host-Disease

Homingverhalten von normalen und leukämischen hämatopoetischen Progenitorzellen

Bei der Transplantation von hämatopoietischen Stamm- und Vorläuferzellen (HSC/HPC) spielt das koordinierte “Homing“ dieser Zellen in ihr Zielorgan eine wichtige Rolle. Es wurde ein in vitro System der Interaktion von HPC mit Endothel unter Flussbedingungen etabliert. Die Selektin- und Integrinvermittelten Schritte des Homings transplantierter hämatopoietischer Vorläuferzellen wurden analysiert. Das Homing-Verhalten repopulierender Stammzellen wurde nach Knochenmarktransplantation im kompetitiven Repopulationsmodell untersucht. Überraschend wurde eine sehr weite Verteilung der repopulierenden Stammzellen über verschiedene Gewebe und Organe gemessen. P- und E-Selektin wurden als Schlüsselregulatoren für die Interaktion von AML-Blasten mit Endothelzellen identifiziert. Weiterhin zeigte sich, dass Plättchen-Mikropartikel (PMP) einen potenten Stimulus zur Verhinderung der Adhäsion von HPC an Endothel unter Flussbedingungen darstellen. Die Daten bilden die Grundlage für Studien zur Aufklärung von Signalwegen, die HSC bei ihrer Interaktion mit Endothelzellen während wichtiger Krankheitsprozesse spielen.Stem and progenitor cells transplantation depends of a coordinated “Homing“ in their target organ. An in vitro system to study of interaction between HPC and endothelial cells under shear stress was established. The selectin- and integrin-dependent steps of transplanted stem cells homing were studied. The homing behaviour of repopulating stem cells was studied after bone marrow transplant in a competitive repopulation model. Surprisingly there was a very large distribution of the repopulating cells in different organs. P- and E-selectin were identified as key-regulators for the interaction of AML-blasts with endothelial cells. Further more there was showed that platelet microparticles (PMP) are potent stimuli for the inhibition of HPC adhesion on the endothelial cells under flow. The data represent the milestone for further studies that will investigate the signal-pathways involved in the HSC interaction with endothelial cells in different diseases

Intraossäre Infusionstechnik

Zusammenfassung: Die intraossäre Infusionstechnik ist zum festen Bestandteil in der pädiatrischen aber auch adulten Notfallmedizin geworden und gehört heute zu den wichtigsten Fertigkeiten eines Notarztes, Pädiaters, Anästhesisten und Intensivmediziners. Die intraossäre Infusionstechnik ist eine sichere, zuverlässige und schnelle Methode, um bei Kindern unter 6Jahren mit Kreislaufstillstand oder schwerem hypovolämischem Schock primär und beim vital gefährdeten Kind mit schwierigen Venenverhältnissen sekundär einen Gefäßzugang zu legen. Auf diesem Weg können alle in der Notfallmedizin intravenös verabreichten Medikamente und Flüssigkeiten nahezu uneingeschränkt, im Vergleich zur intravenösen Gabe in äquivalenter Dosierung und mit vergleichbaren Anschlagszeiten appliziert werden. Kenntnisse über Indikationen, Punktionsstellen, Material, Technik, Vorsichtsmaßnahmen und Komplikationen sowie Training am Übungsknochen sind wichtig für den sicheren und erfolgreichen klinischen Einsatz. Bei richtiger Indikationsstellung gibt es abgesehen von lokalen Gründen wie Frakturen, voroperierter Knochen oder kürzlich vorausgegangene Punktionsversuche sowie Durchblutungsstörungen der betroffenen Extremität keine absoluten Kontraindikationen für eine intraossäre Infusion. Komplikationen sind bei richtiger Anwendung und Handhabung extrem selten und das Risiko steht in keinem Verhältnis zu den Vorteilen einer intraossären Infusion beim vital bedrohten Patiente

Stammzelltransplantation bei Kindern : auch Eltern sind mögliche Spender

Heute erkranken in Deutschland etwa 750 Kinder und Jugendliche Jahr für Jahr an Leukämien und anderen bösartigen Bluterkrankungen, davon rund 600 an einer Akuten Lymphatischen Leukämie (ALL) und 150 an einer Akuten Myeloischen Leukämie (AML). Seit der Einführung moderner Chemotherapieprotokolle im Jahr 1970 ist aus dieser einst tödlichen eine jetzt heilbare Erkrankung geworden. Allerdings erleiden immer noch zirka 20 Prozent der Kinder mit einer ALL einen Rückfall. Die meisten der Kinder benötigen eine Stammzelltransplantation. In Deutschland sind dies pro Jahr etwa 100; in Frankfurt werden im Jahr gegenwärtig 20 Patienten mit Stammzelltransplantationen behandelt, davon rund 55 Prozent mit akuten Leukämien. Eine Stammzell-transplantation kostet bei Kindern gegenwärtig etwa 120000 Euro

Wenn Zellen zu Medikamenten werden : neue Zelltherapien verbessern die Heilungschancen bei Leukämien

Die Transplantation von Zellen aus dem Knochenmark oder von Stammzellen aus dem Blut gehört zu den bekanntesten Therapien bei Leukämie. Doch dabei treten Immunreaktionen als Nebenwirkung auf. Deshalb nehmen Forscher seit Kurzem auch die Transplantation bestimmter Immunzellen in den Blick. Im Labor gentechnisch aufgerüstet, werden sie zu äußerst effizienten "Krebs-Medikamenten"

Wenn differenzierte Zellen wieder zu Stammzellen werden : über Perspektiven und Grenzen der regenerativen Medizin

Gen- und Stammzelltherapie stehen für das, wovon die Medizin schon immer geträumt hat: geschädigtes Gewebe durch gesundes ersetzen und die Wirkung defekter Gene durch intakte Kopien korrigieren. Wie ist der Stand der weltweiten Forschung? Welche Hindernisse sind zu überwinden, damit mehr Patienten von der regenerativen Medizin profi tieren werden

Clinical relevance of circulating tumour cells in the bone marrow of patients with SCCHN

Background: Clinical outcome of patients with head and neck squamous cell carcinoma (SCCHN) depends on several risk factors like the presence of locoregional lymph node or distant metastases, stage, localisation and histologic differentiation of the tumour. Circulating tumour cells in the bone marrow indicate a poor prognosis for patients with various kinds of malignoma. The present study examines the clinical relevance of occult tumour cells in patients suffering from SCCHN. Patients and Methods: Bone marrow aspirates of 176 patients suffering from SCCHN were obtained prior to surgery and stained for the presence of disseminated tumour cells. Antibodies for cytokeratin 19 were used for immunohistochemical detection with APAAP on cytospin slides. Within a clinical follow-up protocol over a period of 60 months, the prognostic relevance of several clinicopathological parameters and occult tumour cells was evaluated. Results: Single CK19-expressing tumour cells could be detected in the bone marrow of 30.7% of the patients. There is a significant correlation between occult tumour cells in the bone marrow and relapse. Uni- and multivariate analysis of all clinical data showed the metastases in the locoregional lymph system and detection of disseminated tumour cells in the bone marrow to be statistically highly significant for clinical prognosis. Conclusion: The detection of minimal residual disease underlines the understanding of SCCHN as a systemic disease. Further examination of such cells will lead to a better understanding of the tumour biology, as well as to improvement of diagnostic and therapeutic strategies

Wichtiger Teilerfolg in der Gentherapie : Interview mit Dr. Marion Gabriele Ott und Dr. Manuel Grez

Die Septische Granulomatose (CGD) ist eine seltene Erkrankung, die auf einem genetischen Defekt bestimmter weißer Blutzellen beruht, die darauf spezialisiert sind, in den Körper eingedrungene Pilze und Bakterien aufzuspüren und zu vernichten. Frankfurter Ärzten und Wissenschaftlern um Prof. Dr. Dieter Hoelzer vom Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität und Dr. Manuel Grez vom Chemotherapeutischen Forschungsinstitut Georg-Speyer-Haus gelang es, eine intakte Kopie des defekten Gens in Blutstammzellen von zwei erwachsenen CGD-Patienten einzuschleusen und so die Funktion der Fresszellen teilweise wieder herzustellen. Eine vollständige Heilung gelang jedoch nicht – ein Patient verstarb zwei Jahre nach der zunächst erfolgreichen Behandlung an seiner Grunderkrankung. Im Gespräch mit Dr. Anne Hardy berichten Dr. Marion Gabriele Ott (Arbeitsgruppe Hoelzer) und Dr. Manuel Grez (Georg-Speyer-Haus) über die Höhen und Tiefen ihrer gentherapeutischen Forschung