Anwendung von frisch isolierten und kryokonservierten Nabelschnurzellen für das Tissue Engineering von kardiovaskulären Geweben

Zusammenfassung

Einleitung

Das Grundprinzip des Tissue Engineering besteht darin aus körpereigenen (autologen) Zellen funktionsfähige Gewebe herzustellen. Als mögliche autologe Zellquelle bietet sich die Nabelschnur an, aus deren Gefäßen vaskuläre Zellen gewonnen werden können ohne den Patienten mit einem zusätzlichen Eingriff zu belasten. Kryokonservierung der Zellen ist für das Tissue Engineering von kardiovaskulären Strukturen von besonderer Bedeutung und hat den Vorteil, dass die Zellen jederzeit verfügbar sind und in einer Art „individueller Zellbank“ aufbewahrt werden können. Die hier vorgestellte Untersuchung zeigt das Prinzip der Isolierung und Lagerung von Endothelzellen (human umbilical venous endothelial cells, HUVEC) als auch Myofibroblasten aus der Nabelschnur auf.

Methoden und Ergebnisse

Endothelzellen als auch Myofibroblasten wurden aus frischen sowie aus kryokonservierten humanen Nabelschnüren isoliert. Gruppe A setzte sich aus Zellen aus frischen Nabelschnüren zusammen; Gruppe B bestand aus Zellen, die aus kryokonservierten Nabelschnüren gewonnen wurden; Gruppe C enthielt Zellen aus frischen Nabelschnüren, die anschließend als Zellkultur kryokonserviert wurden. Alle Endothelzell- und Myofibroblastenkulturen wurden mit dem entsprechenden Standardnährmedium, in vitro mehrfach passagiert. Die Zellen wurden im Lichtmikroskop morphologisch untersucht. Eine weitergehende Charakterisierung wurde mit Hilfe der Proliferationsrate und mit immunhistologischen Untersuchungen durchgeführt. Eine morphologisch vitale Zellschicht, die in den jeweiligen Versuchsgruppen optisch vergleichbar war, konnte beobachtet werden. Endothelzellen sowie Myofibroblasten der Gruppen A und C unterschieden sich nicht signifikant in ihrem Wachstum. Endothelzellen in Gruppe B dagegen wiesen eine deutlich geringere Proliferationsrate auf. Myofibroblasten der Gruppe B sind nicht gewachsen.

Zusammenfassung

Die in dieser Studie vorgestellte Versuchsanordnung zeigt verschiedene Möglichkeiten der Kryokonservierung von vaskulären Nabelschnurzellen für das Tissue Engineering von kardiovaskulären Strukturen. Zellen aus kryokonserviertem Gewebe wiesen eine signifikant geringere Proliferation mit einem frühen Zelltod als Folge auf. Zellen aus kryokonservierten Zellkulturen zeigten im Vergleich zu frisch isolierten Zellen vergleichbare Charakteristika. Basierend auf diesen Ergebnissen besteht die Möglichkeit kryokonservierte Zellkulturen aus der Nabelschnur als mögliche Zellquelle für das Tissue Engineering von kardiovaskulären Strukturen zu verwenden. Des Weiteren bietet diese Methode die Möglichkeit eine „individuelle Zellbank“ für das Tissue Engineering von kardiovaskulären Strukturen einzurichten.

Summary

Introduction

The principle of tissue engineering represents the promising concept to create viable, functional tissue from autologous cells. Vascular cells from human umbilical cords are a potential cell source which avoids further invasive procedures and stress for the patients. Cryopreservation of cells for tissue engineering of cardiovascular structures is of great importance because of the availability of cells to any time point and the establishment of an “individual cell bank”. The present study reports the principle of isolation and storage of human umbilical venous endothelial cells (HUVEC) and myofibroblasts isolated from human umbilical cords.

Methods and Results

endothelial cells and myofibroblasts were isolated from fresh and cryopreserved human umbilical cords. Group A consisted of cells isolated from fresh umbilical cords, group B consisted of cells isolated from cryopreserved human umbilical cords, and group C contained cells isolated from fresh umbilical cords and afterwords frozen as cell cultures. All endothelial cell cultures and myofibroblast cultures were cultured with appropriate standard medium in vitro for several passages. Morphology of cells were examined by lightmicroscopy. Further characterization was performed by rate of proliferation and by immunohistological examinations. Morphology showed viable, monolayered cells and were comparable in all groups, respectively. Endothelial cells and myofibroblasts of group A and C showed similar cell growth properties. In contrast proliferation rate of Endothelial cells of group B was significant lower. Myofibroblasts of group B did not grow.

Conclusion

The present study demonstrates different principles in the cryopreservation of vascular human umbilical cord cells for tissue engineering of cardiovascular structures. Cells isolated from cryopreserved tissue showed a significant lower cell growth with adjacent early cell death. In contrast to cells isolated from fresh umbilical cords cells from cryopreserved cultures showed same characteristics. Based on these experiments it is possible to use human umbilical cord cells from frozen cell cultures as a potential cell source for tissue engineering of cardiovascular structures. Moreover, this technique might offer the opportunities of an “individual cell bank” for tissue engineering of cardiovascular structures.