Tissue Engineering von zellbesiedelten Polyurethan-Aortenklappenprothesen

In fortgeschrittenen Stadien von Herzklappenerkrankungen stellt der Klappenersatz durch eine Herzklappenprothese eine anerkannte Therapie dar. Derzeit zugelassene und erhältliche Klappenprothesen sind limitiert durch folgende Faktoren: eingeschränkte Verfügbarkeit (z.B. Homograft), begrenzte Haltbarkeit (biologische Klappenprothesen) oder Blutungsrisiko durch erforderliche Antikoagulation (mechanische Klappenprothesen). Tissue engineerte Herzklappenprothesen sind ein vielversprechender Ansatz, um diese Einschränkungen zu überwinden. Das Ziel dieser Arbeit ist es die mechanische Integrität der Zellschichten, inklusive der Ausbildung einer extrazellulären Matrix und Genexpressionsveränderungen auf tissue engineerten Herzklappen zu vergleichen: eine Gruppe nach highflow Perfusion, und eine Gruppe nach highflow Perfusion mit vorangegangener niedrigeren Konditionierungs-Perfusion. Polyurethan Herzklappen wurden in einem speziellen 3D-rotierbarem Bioreaktor dynamisch mit Fibroblasten und Endothelzellen aus humanen Vena saphena magna Segmenten beschichtet. Die besiedelten Polyurethanklappen wurden in zwei Bioreaktoren unterschiedlichen Fluss-Bedingungen ausgesetzt: Gruppe A (n = 6) ausschließlich im highflow Bioreaktor: 3 Tage, je 24 Stunden bei 1 l/min, 1.5 l/min, und anschließend bei 2 l/min; Gruppe B (n = 6): initial 5 Tage im Konditionierungs-Bioreaktor bei 1 l/min, mit anschließender Perfusion im highflow Bioreaktor für weitere 3 Tage, je 24 Stunden bei 1 l/min, 1.5 l/min, und bei 2 l/min. Gewebeproben wurden mittels Immunzytologie, Immunhistochemie, Rasterelektronenmikroskopie und real time Polymerase Kettenreaktion (rt-PCR) analysiert. Die immunhistochemische Färbung ergab eine gleichmäßige Färbung des mehrlagigen Zellüberzuges in beiden Gruppen. Rasterelektronenmikroskopie zeigte ebenfalls eine kunfluente Zellschicht in beiden Gruppen. Rt-PCR verzeichnete höhere Expressionen von IL-6 und MCP-1 in der Konditionierungs-Reaktor Gruppe. Immunhistochemisch konnte man in dieser Gruppe insgesamt eine stärkere Expression extrazellulärer Matrixproteine sowie eine deutlichere Färbung des Zellüberzuges mit dem Hinweis auf höhere Zellschichten beobachten. Wir konnten zeigen, dass highflow Perfusion nicht die Integrität der Zelloberfläche von besiedelten Polyurethanherzklappen kompromittiert. Bioreaktoren unserer Arbeitsgruppe ermöglichen Methoden, um die Reaktion von Zellen auf Scherkräfte in vitro zu erhöhen und letztendlich die mechanischen Eigenschaften von tissue engineerten kardiovaskulären Prothesen zu optimieren

Tissue Engineering von zellbesiedelten Polyurethan-Aortenklappenprothesen

In fortgeschrittenen Stadien von Herzklappenerkrankungen stellt der Klappenersatz durch eine Herzklappenprothese eine anerkannte Therapie dar. Derzeit zugelassene und erhältliche Klappenprothesen sind limitiert durch folgende Faktoren: eingeschränkte Verfügbarkeit (z.B. Homograft), begrenzte Haltbarkeit (biologische Klappenprothesen) oder Blutungsrisiko durch erforderliche Antikoagulation (mechanische Klappenprothesen). Tissue engineerte Herzklappenprothesen sind ein vielversprechender Ansatz, um diese Einschränkungen zu überwinden. Das Ziel dieser Arbeit ist es die mechanische Integrität der Zellschichten, inklusive der Ausbildung einer extrazellulären Matrix und Genexpressionsveränderungen auf tissue engineerten Herzklappen zu vergleichen: eine Gruppe nach highflow Perfusion, und eine Gruppe nach highflow Perfusion mit vorangegangener niedrigeren Konditionierungs-Perfusion. Polyurethan Herzklappen wurden in einem speziellen 3D-rotierbarem Bioreaktor dynamisch mit Fibroblasten und Endothelzellen aus humanen Vena saphena magna Segmenten beschichtet. Die besiedelten Polyurethanklappen wurden in zwei Bioreaktoren unterschiedlichen Fluss-Bedingungen ausgesetzt: Gruppe A (n = 6) ausschließlich im highflow Bioreaktor: 3 Tage, je 24 Stunden bei 1 l/min, 1.5 l/min, und anschließend bei 2 l/min; Gruppe B (n = 6): initial 5 Tage im Konditionierungs-Bioreaktor bei 1 l/min, mit anschließender Perfusion im highflow Bioreaktor für weitere 3 Tage, je 24 Stunden bei 1 l/min, 1.5 l/min, und bei 2 l/min. Gewebeproben wurden mittels Immunzytologie, Immunhistochemie, Rasterelektronenmikroskopie und real time Polymerase Kettenreaktion (rt-PCR) analysiert. Die immunhistochemische Färbung ergab eine gleichmäßige Färbung des mehrlagigen Zellüberzuges in beiden Gruppen. Rasterelektronenmikroskopie zeigte ebenfalls eine kunfluente Zellschicht in beiden Gruppen. Rt-PCR verzeichnete höhere Expressionen von IL-6 und MCP-1 in der Konditionierungs-Reaktor Gruppe. Immunhistochemisch konnte man in dieser Gruppe insgesamt eine stärkere Expression extrazellulärer Matrixproteine sowie eine deutlichere Färbung des Zellüberzuges mit dem Hinweis auf höhere Zellschichten beobachten. Wir konnten zeigen, dass highflow Perfusion nicht die Integrität der Zelloberfläche von besiedelten Polyurethanherzklappen kompromittiert. Bioreaktoren unserer Arbeitsgruppe ermöglichen Methoden, um die Reaktion von Zellen auf Scherkräfte in vitro zu erhöhen und letztendlich die mechanischen Eigenschaften von tissue engineerten kardiovaskulären Prothesen zu optimieren

MALDI mass spectrometry imaging - Diagnostic pathways and metabolites for renal tumor entities

BACKGROUND Correct tumor subtyping of primary renal tumors is essential for treatment decision in daily routine. Most of the tumors can be classified on morphology alone. Nevertheless, some diagnoses are difficult and further investigations are needed for correct tumor subtyping. Beside histochemical investigations high mass resolution matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry imaging (MALDI-MSI) can detect new diagnostic biomarkers and hence improve the diagnostic. PATIENTS AND METHODS Formalin-fixed paraffin embedded (FFPE) tissue specimens from clear cell renal cell carcinoma (ccRCC, n=552), papillary RCC (pRCC, n=122), chromophobe RCC (chRCC, n=108) and renal Oncocytoma (rO, n=71) were analyzed by high mass resolution matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) fourier-transform ion cyclotron resonance (FT-ICR) mass spectrometry imaging (MSI). SPACiAL pipeline was executed for automated co-registration of histological and molecular features. Pathway enrichment and pathway topology analysis were performed to determine significant differences between RCC subtypes. RESULTS We discriminated the four histological subtypes (ccRCC, pRCC, chRCC and rO) and established the subtype specific pathways and metabolic profiles. RO showed an enrichment of pentose phosphate, taurine and hypotaurine, glycerophospholipid, amino sugar and nucleotide sugar, fructose and mannose, glycine, serine and threonine pathways. ChRCC is defined by enriched pathways including the amino sugar and nucleotide sugar, fructose and mannose, glycerophospholipid, taurine and hypotaurine, glycine, serine and threonine pathways. Pyrimidine, amino sugar and nucleotide sugar, glycerophospholipid and glutathione pathways are enriched in ccRCC. Furthermore, we detected enriched phosphatidylinositol and glycerophospholipid pathways in pRCC. CONCLUSION In summary, we performed a classification system with a mean accuracy in tumor discrimination of 85,13%. Furthermore, we detected tumor specific biomarkers for the four most common primary renal tumors by MALDI-MSI. This method is a useful tool in differential diagnosis and in biomarker detection

MALDI Mass Spectrometry Imaging—Prognostic Pathways and Metabolites for Renal Cell Carcinomas

High mass resolution matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) mass spectrometry imaging (MSI) is a suitable method for biomarker detection for several tumor entities. Renal cell carcinoma (RCC) is the seventh most common cancer type and accounts for more than 80% of all renal tumors. Prognostic biomarkers for RCC are still missing. Therefore, we analyzed a large, multicenter cohort including the three most common RCC subtypes (clear cell RCC (ccRCC), papillary RCC (pRCC) and chromophobe RCC (chRCC)) by MALDI for prognostic biomarker detection. MALDI-Fourier-transform ion cyclotron resonance (FT-ICR)-MSI analysis was performed for renal carcinoma tissue sections from 782 patients. SPACiAL pipeline was integrated for automated co-registration of histological and molecular features. Kaplan–Meier analyses with overall survival as endpoint were executed to determine the metabolic features associated with clinical outcome. We detected several pathways and metabolites with prognostic power for RCC in general and also for different RCC subtypes

The role of claudin-6 in chromophobe renal cell carcinoma

Background. The prognostic value of Claudin-6 (CLDN6) in non clear cell renal cell carcinoma (RCC) is still unclear. Aim. To evaluate the prognostic impact of CLDN6 expression in a large cohort of chromophobe RCC (chRCC). Material and Methods. Patients who underwent renal surgery due to chRCC were recruited. Clinical data were retrospectively evaluated. Tumor specimens were analyzed for CLDN6 expression by immunohistochemistry. Results. 81 chRCC patients were eligible for analysis, thereof 10 (12.3%) patients were positive for CLDN6. No significant associations were found for CLDN6 expression and clinical attributes in patients with chRCC. Kaplan-Meier analysis revealed no differences in overall survival (OS) for patients with CLDN6- compared to CLDN6+ tumors (87.0% versus 62.5%; p=0.174). Conclusion. In chRCC CLDN6 expression is not associated with parameters of aggressiveness or survival. Due to the rare incidence of chRCC further studies with larger cohorts are warranted