Improving In Vitro Generated Cartilage-Carrier-Constructs by Optimizing Growth Factor Combination

The presented study is focused on the generation of osteochondral implants for cartilage repair, which consist of bone substitutes covered with in vitro engineered cartilage. Re-differentiation of expanded porcine cells was performed in alginate gel followed by cartilage formation in high-density cell cultures. In this work, different combinations of growth factors for the stimulation of re-differentiation and cartilage formation have been tested to improve the quality of osteochondral implants. It has been demonstrated that supplementation of the medium with growth factors has significant effects on the properties of the matrix. The addition of the growth factors IGF-I (100 ng/mL) and TGF-β1 (10 ng/mL) during the alginate culture and the absence of any growth factors during the high-density cell culture led to significantly higher GAG to DNA ratios and Young’s Moduli of the constructs compared to other combinations. The histological sections showed homogenous tissue and intensive staining for collagen type II

In Vitro Generation of Cartilage-Carrier-Constructs on Hydroxylapatite Ceramics with Different Surface Structures

Tissue engineering approaches for healing cartilage defects are partly limited by the inability to fix cartilage to bone during implantation. To overcome this problem, cartilage can be - already in vitro - generated on a ceramic carrier which serves as bone substitute. In this study, the influence of a hydroxylapatite carrier and its surface structure on the quality of tissue engineered cartilage was investigated. Application of the carrier reduced significantly biomechanical and biochemical properties of the generated tissue. In addition, slight changes in the quality of the formed matrix, in the adhesive strength between cartilage and biomaterial and in attachment and proliferation of a chondrocyte monolayer could be observed for commercial grade carriers, with respect to modified topographies obtained by smooth grinding/polishing. These first results demonstrated an influence of the carrier and its surface structure, but further research is needed for explaining the described effects and for optimization of cartilage-carrier-constructs

Screening auf kongenitale Cytomegalovirus(cCMV)-Infektionen - Pros und Cons

Hintergrund: Kongenitale Cytomegalovirus(cCMV)-Infektionen sind der häufigste nichtgenetische Grund für eine kindliche Hörstörung und führen bei 22%-65% der bei Geburt symptomatischen Kinder und bei 6%-23% der asymptomatisch Geborenen zu einer sofortigen oder späteren Hörstörung. In den Empfehlungen einer internationalen cCMV-Konsensusgruppe zur Prävention, Identifikation und Intervention bei cCMV Infektionen (Rawlinson et al. ) wird ein universelles Neugeborenen-cCMV-Screening mittels Real-time-Speichel-PCR favorisiert. Dieses in Qatar und Deutschland durchgeführte Projekt* untersucht die regionale Prävalenz von cCMV-Infektionen sowie Machbarkeit und Kosten-Nutzen-Relation eines solchen Screenings und ein Follow-up-Programm.Material und Methoden: 10.388 Neugeborene (Deutschland: 6104, Qatar: 4284) erhielten ein cCMV-Screening durch eine Real-time-PCR von Flüssigspeichelproben. Bei Bestätigung einer Infektion wurden die Babys in ein 6-Jahres-Follow-up-Programm aufgenommen. In einer nationalen Konsensusgruppe wurde Für und Wider verschiedener cCMV-Screening-Programme diskutiert.Ergebnisse: Die bis März 2018 durchgeführten cCMV-Screenings (Spezifität 99.8%, Sensitivität 100%) hatten Infektionen bei 20 Babys in Deutschland und 6 Babys in Qatar identifiziert, entsprechend einer Prävalenz von 0.3 bzw. 0.1%. Nur eines der initial asymptomatischen Kinder in Deutschland entwickelte Symptome innerhalb des ersten Lebensjahres. Ein weiteres war von Geburt an symptomatisch.Diskussion: Die hohe Prävalenz kongenitaler CMV-Infektionen und ihre lebenslangen Folgen erfordern eine Aktion zur Einführung eines neonatalen cCMV-Screening-, Follow-up-, Präventions- und Interventionsprogramms.Fazit: Ein universelles Neugeborenen-cCMV-Screening würde die Identifikation von asymptomatischen cCMV-infizierten Kindern und Kindern mit verdeckten Symptomen ermöglichen und eine zeitnahe antivirale oder symptomatische Behandlung, wenn Symptome auftreten. Ethische Aspekte wie eine Beunruhigung der Eltern asymptomatischer Kinder und der regionsabhängige, wahrscheinlich geringe Anteil an Kindern, die von asymptomatischen zum symptomatischen Status konvertieren, werden diskutiert. Ein nationaler Plan zum Management von cCMV Infektionen wird vorgeschlagen. *Gefördert durch den Qatar National Research Fund, NPRP 7-1845-3-48

Screening auf kongenitale Cytomegalovirus(cCMV)-Infektionen - Pros und Cons

Hintergrund: Kongenitale Cytomegalovirus(cCMV)-Infektionen sind der häufigste nichtgenetische Grund für eine kindliche Hörstörung und führen bei 22%-65% der bei Geburt symptomatischen Kinder und bei 6%-23% der asymptomatisch Geborenen zu einer sofortigen oder späteren Hörstörung. In den Empfehlungen einer internationalen cCMV-Konsensusgruppe zur Prävention, Identifikation und Intervention bei cCMV Infektionen (Rawlinson et al. ) wird ein universelles Neugeborenen-cCMV-Screening mittels Real-time-Speichel-PCR favorisiert. Dieses in Qatar und Deutschland durchgeführte Projekt* untersucht die regionale Prävalenz von cCMV-Infektionen sowie Machbarkeit und Kosten-Nutzen-Relation eines solchen Screenings und ein Follow-up-Programm.Material und Methoden: 10.388 Neugeborene (Deutschland: 6104, Qatar: 4284) erhielten ein cCMV-Screening durch eine Real-time-PCR von Flüssigspeichelproben. Bei Bestätigung einer Infektion wurden die Babys in ein 6-Jahres-Follow-up-Programm aufgenommen. In einer nationalen Konsensusgruppe wurde Für und Wider verschiedener cCMV-Screening-Programme diskutiert.Ergebnisse: Die bis März 2018 durchgeführten cCMV-Screenings (Spezifität 99.8%, Sensitivität 100%) hatten Infektionen bei 20 Babys in Deutschland und 6 Babys in Qatar identifiziert, entsprechend einer Prävalenz von 0.3 bzw. 0.1%. Nur eines der initial asymptomatischen Kinder in Deutschland entwickelte Symptome innerhalb des ersten Lebensjahres. Ein weiteres war von Geburt an symptomatisch.Diskussion: Die hohe Prävalenz kongenitaler CMV-Infektionen und ihre lebenslangen Folgen erfordern eine Aktion zur Einführung eines neonatalen cCMV-Screening-, Follow-up-, Präventions- und Interventionsprogramms.Fazit: Ein universelles Neugeborenen-cCMV-Screening würde die Identifikation von asymptomatischen cCMV-infizierten Kindern und Kindern mit verdeckten Symptomen ermöglichen und eine zeitnahe antivirale oder symptomatische Behandlung, wenn Symptome auftreten. Ethische Aspekte wie eine Beunruhigung der Eltern asymptomatischer Kinder und der regionsabhängige, wahrscheinlich geringe Anteil an Kindern, die von asymptomatischen zum symptomatischen Status konvertieren, werden diskutiert. Ein nationaler Plan zum Management von cCMV Infektionen wird vorgeschlagen. *Gefördert durch den Qatar National Research Fund, NPRP 7-1845-3-48

Untersuchung eines Neugeborenenscreenings auf kongenitale Cytomegalovirus (cCMV)-Infektionen

Hintergrund: Kongenitale Infektion mit dem Cytomegalovirus (cCMV) sind weltweit die führende Ursache für kongenitale Infektionen; sie verursachen neurologische, ophthalmologische und andere Befunde, am häufigsten Hörstörungen. Etwa 90% von ihnen sind bei der Geburt asymptomatisch, sind aber in ca. 15% mit späteren Schallempfindungsschwerhörigkeiten und anderen Folgeerscheinungen verbunden. In einer Kohortenstudie, durchgeführt in Doha, Katar, und im Ruhrgebiet, Deutschland, wurden kürzlich Durchführbarkeit und Ergebnisse eines Neugeborenen-cCMV-Screenings untersucht, weiterhin die regionsspezifische Prävalenz von cCMV-Infektionen und ein neuropädiatrisches, audiologisches und opthalmologisches Nachsorgeprogramm.Material und Methoden: 12.447 Neugeborene, 6.128 aus Deutschland, 6.319 aus Katar, erhielten ein CMV-Screening mit PCR-Tests von Flüssigspeichelproben aus Wangenabstrichen. Eine cCMV-Infektion wurde durch den Nachweis von CMV-DNA im Blut und/oder Urin der Neugeborenen bestätigt, die das Screening nicht bestanden.Ergebnisse: Die Prävalenz an cCMV-Infektionen lag für Deutschland bei 0,33%. Die Spezifität des Screenings betrug 99,7 (95% CI 99,63%-99,77%), die Sensitivität 100% (95% CI 100%-100%), der positive Vorhersagewert 0,52 (95% CI 0,51-0,53), der negative prädiktive Wert 1 (95% CI 1,00-1,00). Vier infizierte Kinder zeigten Symptome: ein Kind war bei der Geburt symptomatisch, eines hatte eine angeborene Schwerhörigkeit, die auch durch ein Neugeborenen-Hörscreening festgestellt wurde, eines entwickelte eine spät einsetzende Schwerhörigkeit und zusätzliche Symptome während des ersten Lebensjahres, eines zeigte pathologische Befunde im Hirn-MRT. Die drei Kinder mit klinischen Symptomen wurden antiviral und mit Hörgeräten behandelt.Diskussion: 0,32 pro Tausend Säuglinge zeigten in Deutschland oder Katar bei der Geburt oder später cCMV-Infektions-Symptome. Durch das Screening und ein bisher 1-3-jähriges Follow-up wurden 0,33 pro Tausend Neugeborene für Deutschland identifiziert, die versteckte oder spät einsetzende Symptome entwickelten und rechtzeitig behandelt wurden oder die verdeckte Symptome hatten, die eine weitere Überwachung erforderten.Fazit: Um cCMV-infizierte Kinder frühzeitig zu erkennen, scheint ein universelles neonatales Screening empfehlenswert. Zudem wurde ein Algorithmus entwickelt, der eine Stratifizierung infizierter Säuglinge nach niedrigem und hohem Risiko für spät auftretende cCMV-Symptome ermöglicht.Funding: Gefördert durch den Qatar National Research Fund, NPRP7-1845-3-48

Bioreactors for Tissue Engineering of Cartilage

The cartilage regenerative medicine field has evolved during the last decades. The first-generation technology, autologous chondrocyte transplantation (ACT) involved the transplantation of in vitro expanded chondrocytes to cartilage defects. The second generation involves the seeding of chondrocytes in a three-dimensional scaffold. The technique has several potential advantages such as the ability of arthroscopic implantation, in vitro pre-differentiation of cells and implant stability among others (Brittberg M, Lindahl A, Nilsson A, Ohlsson C, Isaksson O, Peterson L, N Engl J Med 331(14):889-895, 1994; Henderson I, Francisco R, Oakes B, Cameron J, Knee 12(3):209-216, 2005; Peterson L, Minas T, Brittberg M, Nilsson A, Sjogren-Jansson E, Lindahl A, Clin Orthop (374):212-234, 2000; Nagel-Heyer S, Goepfert C, Feyerabend F, Petersen JP, Adamietz P, Meenen NM, et al. Bioprocess Biosyst Eng 27(4):273-280, 2005; Portner R, Nagel-Heyer S, Goepfert C, Adamietz P, Meenen NM, J Biosci Bioeng 100(3):235-245, 2005; Nagel-Heyer S, Goepfert C, Adamietz P, Meenen NM, Portner R, J Biotechnol 121(4):486-497, 2006; Heyland J, Wiegandt K, Goepfert C, Nagel-Heyer S, Ilinich E, Schumacher U, et al. Biotechnol Lett 28(20):1641-1648, 2006). The nutritional requirements of cells that are synthesizing extra-cellular matrix increase along the differentiation process. The mass transfer must be increased according to the tissue properties. Bioreactors represent an attractive tool to accelerate the biochemical and mechanical properties of the engineered tissues providing adequate mass transfer and physical stimuli. Different reactor systems have been [5] developed during the last decades based on different physical stimulation concepts. Static and dynamic compression, confined and nonconfined compression-based reactors have been described in this review. Perfusion systems represent an attractive way of culturing constructs under dynamic conditions. Several groups showed increased matrix production using confined and unconfined systems. Development of automatic culture systems and noninvasive monitoring of matrix production will take place during the next few years in order to improve the cost affectivity of tissue-engineered products. \ua9 2009 Springer