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Advance in the Treatment of Pediatric Leukemia
Full text linkThe book gives an overview on the progress that has been made in the treatment of acute lymphoblastic leukemia (ALL), of acute and chronic myeloid leukemia (AML, CML) and of juvenile myelomonocytic leukemia (JMML). Leukemia is the most common malignant disease in children, and 80% of patients are diagnosed with ALL and 15–20% with AML, whereas CML and JMML are rather rare. Although ALL was considered an incurable disease until the early 1960s, with the availability of cytotoxic drugs and the start of clinical multicenter studies, ALL has become an almost curable disease with a survival rate exceeding 90 % in high-income countries. These impressive results have mainly been achieved by a deeper understanding of the genomic landscape of the disease and the introduction of risk stratifications based on genetic features and response to chemotherapy as determined by the presence or absence of minimal residual disease (MRD). Immunotherapies including bispecific T-cell Engagers (BiTEs), Chimeric Antigen Receptor (CAR) T cells, monoclonal antibodies and improvements in the outcome of allogeneic stem cell transplantation (HSCT) have shown impressive results in chemorefractory or relapsed patients, and it is anticipated that the cure rate can be further increased. For countries with less resources, therapies have to be adapted to increase survival as well. This book also updates on the progress made in the treatment of AML. As in ALL, risk classification based on genetic factors and response to chemotherapy is most important for therapy guidance. The book also provides updates and guidance for the treatment of CML and JMML
Application of multipotent mesenchymal stromal cells in pediatric patients following allogeneic stem cell transplantation
No full textMultipotent mesenchymal stromal cells (MSC) have immunomodulatory effects. The aim of this study was to demonstrate safety and feasibility of MSC transfusion in pediatric patients who had undergone allogeneic stem cell transplantation from MMFD, MUD, MMUD and MSD. Patients with posttransplant complications based on deregulated immune effector cells who may benefit from an immunomodulatory effect of MSC had been selected. MSC were isolated from the hematopoietic stem cell donors in five cases and from a third party parental donor in two cases. We transfused ex vivo-expanded MSC in 11 doses into seven pediatric patients. Cell doses were escalated based on availability from 0.4x10(6) to 3.0x10(6) per kg bodyweight No adverse effects were detected with a maximum follow-up of 29 months. One out of three patients showed slight improvement of chronic GVHD. Two patients with severe acute GvHD did not progress to cGvHD. One patient received MSC to stabilize graft function after secondary haploidentical transplantation. One patient recovered from trilineage failure due to severe hemophagocytosis. This is the first case of a pediatric patient treated with MSC for trilineage failure after haploidentical stem cell transplantation from her father. We report the first series of 11 transfusions of expanded MSC in pediatric patients with immunological complications after allogeneic transplantation. Transfusion of MSC was safe and encouraging improvements in some patients were observedMultipotent mesenchymal stromal cells (MSC) have immunomodulatory effects. The aim of this study was to demonstrate safety and feasibility of MSC transfusion in pediatric patients who had undergone allogeneic stem cell transplantation from MMFD, MUD, MMUD and MSD. Patients with posttransplant complications based on deregulated immune effector cells who may benefit from an immunomodulatory effect of MSC had been selected. MSC were isolated from the hematopoietic stem cell donors in five cases and from a third party parental donor in two cases. We transfused ex vivo-expanded MSC in 11 doses into seven pediatric patients. Cell doses were escalated based on availability from 0.4 × 106 to 3.0 × 106 per kg bodyweight No adverse effects were detected with a maximum follow-up of 29 months. One out of three patients showed slight improvement of chronic GVHD. Two patients with severe acute GvHD did not progress to cGvHD. One patient received MSC to stabilize graft function after secondary haploidentical transplantation. One patient recovered from trilineage failure due to severe hemophagocytosis. This is the first case of a pediatric patient treated with MSC for trilineage failure after haploidentical stem cell transplantation from her father. We report the first series of 11 transfusions of expanded MSC in pediatric patients with immunological complications after allogeneic transplantation. Transfusion of MSC was safe and encouraging improvements in some patients were observed. © 2007 Elsevier Inc. All rights reserved
Entwicklung eines mRNA basierten Transkript Therapieansatzes zur Behandlung der Erkrankung Epidermolysis bullosa
Full text linkDie Hauterkrankung Epidermolysis bullosa (EB) zeichnet sich durch eine Blasenbildung der Haut und Schleimhäute aus, die mit immensem Leid für die betroffenen Patienten verbunden ist. Seit Jahrzehnten werden intensiv neue Behandlungsoptionen gesucht, wobei sich bisherige Strategien auf gentherapeutische und zellbasierte Ansätze konzentrieren. Bis heute umfassen diese Untersuchungen den Einsatz von retroviralen Vektoren, die intradermale Injektion von Fibroblasten bzw. mesenchymalen Stromazellen, die intradermale Applikation von rekombinant hergestellten Proteinen, sowie die Durchführung einer Knochenmarksstammzelltransplantation. Im Rahmen dieser Dissertation sollten die bisherigen therapeutischen Möglichkeiten dahingehend erweitert werden, dass mit Hilfe von synthetisch hergestellten mRNAs eine fehlende Genexpression in Hautzellen wiederhergestellt wird. Dabei ist es gelungen, für eine Kontroll mRNA (codierend für das Fluoreszenzprotein DsRed) und zwei verschiedene Adhäsionsmoleküle der Haut (Desmoglein-3 und Kollagen 7) entsprechende mRNAs in vitro zu synthetisieren und aufzureinigen. Nach Etablierung eines Protokolls zur erfolgreichen mRNA Transfektion von humanen und murinen Keratinozyten und Fibroblasten war es möglich die Dsg3 codierende mRNA in Dsg3 knockout Keratinozyten bzw. die Col7 codierende mRNA in Col7a1 hypomorphen Fibroblasten in vitro zu expri-mieren. Der Nachweis der Expression konnte sowohl auf mRNA-Ebene mittels RT-PCR erbracht werden, als auch auf Protein-Ebene mittels immunhistochemischer Färbungen. In dieser Arbeit konnte nachgewiesen werden, dass Keratinozyten und Fibroblasten in Zellkultur mit mRNA transfiziert werden können und eine fehlende Genexpression dadurch kompensiert werden kann. Somit stellen diese Experimente den Ausgangspunkt für weiterführende in vivo Untersuchungen dar, mit dem Ziel, in den entsprechenden Mausmodellen eine Genkorrektur herbeizuführen. Sollte dies gelingen, stünde eine vielversprechende Therapieoption für Patienten mit EB zur Verfügung
Challenges with Gene Therapy Based on CRISPR/Cas9 and Prime Editing for Somatic Reverted Mosaicism of X-linked Combined Immunodeficiency
Full text linkX-linked severe combined immunodeficiency (X-SCID) is a rare primary immunodeficiency disorder with X-chromosome-linked recessive inheritance, that is caused by the mutations of the interleukin-2 receptor gamma (IL2RG) gene. The IL2RG gene encodes the interleukin-2 receptor common gamma chain (IL-2Rγ, also known as γc). The IL-2Rγ is essential not only for lymphocyte development and immune function but also for maintaining the structure of the IL-2R complex and the link of intracellular signaling molecules. The mutations of IL2RG can result in impaired lymphocytes and deficiency immunity. Some patients of atypical X-SCID present mild syndrome due to hypomorphic or revertant IL2RG mutations.
This study describes a novel IL2RG variant (c.458T>C, p.Ile153Thr) in three 20-year-old brothers with atypical X-SCID. They had a regular frequency of lymphocytes in peripheral blood but an inverted CD4+/CD8+ ratio. IL-2Rγ expression was detected commonly in lymphocyte subsets, while their CD3+ T cell proliferation in vitro was impacted. They have occasionally suffered from respiratory infections and skin warts. The mutant and wild-type (the mutation reverted to the wild type) nucleotides at the same site of IL2RG gene (c.458T>C/T) were co- exist in their T-cell populations. Despite the observation of somatic revertant mosaicism as a naturally occurring mechanism of gene correction, the patients still exhibit symptoms. Therefore, gene editing offers a potential therapy to increase the frequency of corrected T cells.
Here, advanced genome editing tools, CRISPR/Cas9-ssODN and prime editing, were applied to modify the IL2RG gene at the specific locus 458 in exon 4. These two methods were successfully applied to establish an in vitro model of X-SCID in K562 cells and healthy donors’ T cells to introduce the c. 458T>C mutation in IL2RG gene. However, the similar strategies were not able to correct the IL2RG c. 458T>C mutation in patients’ T cells due to the limited in vitro proliferation of mutant cells and the presence of somatic reversion. This study describes that gene editing in a mixed population of mutated and reverted cells might hinder gene therapy application, and summarizes the main challenges and limitations confronted with. Nevertheless, results of this project implicate the feasibility of precise nucleotide substitution of IL2RG gene locus, especially by prime editing. Gene therapy based on CRISPR/Cas9-ssODN and prime editing could provide an alternative treatment for X-SCID patients. Further technology improvement needs to be developed to correct the mutations in somatic mosaicisms
Functional characterization of a novel IL2RG mutation causing atypical SCID
Full text linkThe interleukin-2 receptor common gamma chain gene (IL2RG) encodes for the common gamma chain (yc), which is a part of multiple interleukin receptors such as IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15 and IL-21 receptor. T cell proliferation and cytokine production is induced due to its activation of Janus kinase 3 (JAK3) and signal transducer and activator of transcription 5 (STAT5) depended signaling pathway. Therefore, mutations in this gene can cause impaired cell-mediated and humoral immunity leading to severe combined immunodeficiency (SCID). From birth patients suffer from total absent or greatly reduced T and NK cells being susceptible to opportunistic pathogens, which shows in recurrent respiratory and viral infections. Usually, the infants die within the first year of life unless undergoing prompt hematopoietic stem cell transplantation or gene therapy. Lately, hypomorphic mutations in the IL2RG gene with milder phenotypes have been described. Unlike SCID, the cells of the lymphatic lineage can be detected in peripheral blood count even if they display functional impairment. This work focuses on the functional characterization of a novel c.458T>C; p.Ile153Thr IL2RG missense-mutation observed in three brothers. They were diagnosed with atypical SCID due to their milder phenotype expression. Functional characterization of the common gamma chain (γc) revealed its hypomorphic function. In addition, we detected somatic reversion predominantly in lymphoid derived subpopulations. The combination of hypomorphic IL2RG function and somatic reversion explains the atypical phenotype of the patients and serves as a model for novel gene editing tools (e.g., CRISPR/Cas9) imitating the process of natural gene therapy
The expression of Wilms’ tumor gene 1 (WT1) protein in acute myeloid leukemia cell lines and in childhood acute leukemia
No full textIn dieser Arbeit konnte erstmalig gezeigt werden, dass das WT1-Protein durchflusszytometrisch detektiert werden kann. In kindlichen akuten Leukämien unterscheidet sich die WT1-Proteinexpression erheblich von der Zahl der WT1-Transkripte und ist zu niedrig, um in durchflusszytometrischen MRD-Studien verwendet werden zu können. In den Leukämiezelllinien HL-60 und K562 wird das WT1-Protein stark exprimiert. In langsam proliferierenden HL-60 und K562 Zellen jedoch ist das WT1-Proteinexpressionsniveau in allen Zellzyklusphasen erniedrigt. Zusätzlich ist die WT1-Proteinexpression in der G0/G1-Phase im Vergleich zur S- und G2/M-Phase am niedrigsten. Langsam proliferierende Tumor-Stammzellen, die für eine MRD und spätere Rezidive verantwortlich sein könnten, könnten daher eine vergleichbar geringe WT1-Proteinexpression aufweisen und von gegen WT1 gerichteten Immuntherapien nicht erreicht werden.WT1 protein can be detected by flow cytometry, as could be shown for the first time in this work. In childhood acute leukemia WT1 protein levels differ considerably from WT1 transcript levels and are too low to permit MRD studies by flow cytometry. WT1 protein is highly expressed in leukemic cell lines HL-60 and K562. However, in slowly proliferating HL-60 and K562 cells the WT1 protein expression is reduced in all cell cycle phases and in G0/G1 phase lower than in S and G2/M phase. Slowly proliferating tumor stem cells, which might be responsible for MRD and later relapses, could show a comparably low WT1 protein expression and may not sufficiently be affected by immunotherapeutic strategies targeting WT1
Characterisation of human peripheral gd T cell subpopulations with regard to regulatory properties
No full textEin Charakteristikum von natürlichen, aus dem Thymus stammenden regulatorischen CD4+CD25high T-Zellen (nTreg) ist die konstitutive Expression des Gens FOXP3. FOXP3 ist für die Entstehung und Funktion von nTreg von entscheidender Bedeutung.
Auch gamma delta T-Zellen üben eine immunregulatorische Funktion aus. Wir konnten zeigen, dass pan gamma delta T-Zellen das Gen FOXP3 exprimieren, wenn auch 100-200x schwächer als nTreg. Mittels MACS-System, FACS-Technologie und Dynabeads wurden gamma delta T-Zellsubpopulationen isoliert und die FOXP3-Expression mittels qRT-PCR analysiert. Alle analysierten gamma delta T-Zellsubpopulationen (Vdelta1+, Vdelta2+, TCR gamma delta CD56+, TCR gamma delta CD56-, Vdelta1+CD56+, Vdelta1+CD56-, Vdelta2+CD56+, Vdelta2+CD56-, Vdelta1+CD8+, Vdelta1+CD8-, Vdelta2+CD8+, Vdelta2+CD8-) exprimierten FOXP3, jedoch um ein Vielfaches geringer als nTreg. Die Gewinnung einer polyklonalen CD4+ gamma delta T-Zellpopulation, in Analogie zum Phänotyp der TCR alpha beta CD4+ T-Suppressor Zellen, war mittels o.g. Methoden aufgrund der geringen Anzahl von CD4+ T-Zellen im peripheren gamma delta T-Zellpool nicht möglich. Im Rahmen einer Klonierung konnte eine pauciklonale CD4+ Vdelta1+ gamma deltaT-Zellpopulation gewonnen werden. Diese pauciklonale CD4+ gamma delta T-Zellpopulation zeigte ebenfalls nur eine schwache Expression des Gens FOXP3. Die schwache FOXP3-Expression in allen analysierten gamma delta T-Zellsubpopulationen lässt auf eine Funktion von FOXP3 schließen, die über eine alleinige suppressive Funktion hinausgeht. Zudem scheint das immunregulatorische Potential von gamma delta T-Zellen nicht mit einer hohen Expression des Gens FOXP3 in Verbindung zu stehen.
Pauciklonale CD4+ Vdelta1+ gamma delta T-Zellen exprimierten CD25, unterschieden sich jedoch phänotypisch und funktionell von nTreg, Tr1- und Th3-Zellen. In der MLC zeigten CD4+ Vdelta1+ gamma delta T-Zellen eine proliferationsfördernde Aktivität auf autologe alloreaktive CD4+ TCR alpha beta
T-Helferzellen. CD4+ Vdelta1+ gamma delta T-Zellen waren selbst der Suppression durch CD4+CD25+ regulatorische T-Zellen (Treg) unterworfen. Zudem verstärkten sie die suppressive Funktion von Treg auf autologe alloreaktive T-Helfer Zellen. Die suppressionsverstärkende Funktion ist jedoch kein alleiniges Merkmal der CD4+ Vdelta1+ gamma delta T-Zellen sondern konnte auch für pan gamma delta T-Zellen gezeigt werde. Interessanterweise exprimierten 52,4% der CD3+ CD4+ Vdelta1+ gamma delta T-Zellen kein CD2 und zeigten damit den Phänotyp von T-Zellvorläuferzellen. Bei den CD2- CD4+ Vdelta1+ gamma delta T-Zellen könnte es sich demnach um T-Zellvorläuferzellen handeln, die extrathymisch reifen und so an der Homöostase des peripheren T-Zellpools beteiligt sind.The expression of the gene FOXP3 is a characteristic of naturally occurring regulatory CD4+CD25high T cells (nTreg). nTreg have been identified as central players in the immune system mediating induction and maintenance of tolerance to foreign and self antigens. FOXP3 is essential for the appearance and function of nTreg.
It is well known that gamma delta T cells show immunoregulatory properties as well.
We showed that pan gamma delta T cells express the gene FOXP3, although 100-200x less than nTreg. We wondered if the FOXP3 signal of pan gamma delta T cells is generated by the small CD4+ gamma delta T cell population or by numerically superior gamma delta T cell fractions. gamma delta T cell subpopulations were isolated by MACS-beads, Dynabeads or FACS-sorting and analysed for their expression of FOXP3 by qRT-PCR. All of the analysed gamma delta T cell subpopulations (Vdelta1+, Vdelta2+, TCR gamma delta CD56+, TCR gamma delta CD56-, Vdelta1+CD56+, Vdelta1+CD56-, Vdelta2+CD56+, Vdelta2+CD56-, Vdelta1+CD8+, Vdelta1+CD8-, Vdelta2+CD8+, Vdelta2+CD8-) expressed FOXP3, although to a lesser extent than nTreg. Because of the low amount of CD4+ gamma delta T cells in the peripheral T-cell pool, the isolation of these cells by the methods described above was not possible. Therefore, a pauciclonal CD4+ gamma delta T cell population was generated by cloning procedures. Pauciclonal CD4+ gamma delta T cells were phenotypically (FACS) and functionally (MLC) analysed. Pauciclonal CD4+ Vdelta1+ gamma delta T cells expressed CD25, but showed different phenotypic and functional characteristics compared with nTreg, Tr1 and Th3 cells. Pauciclonal CD4+ Vdelta1+ gamma delta T cells also expressed FOX3 only at low levels. CD4+ Vdelta1+ gamma delta T cells promoted the proliferation of allogeneic CD4+ TCR alpha beta T helper cells in MLC. CD4+ Vdelta1+ gamma delta T cells themselves were subject to suppression by CD4+CD25+ regulatory T cells (Treg) and, interestingly, enhanced suppressive function of Treg. The enhancement of suppressive function of Treg could be shown for pan gamma delta T cells as well. Interestingly 52,4% of CD3+ CD4+ Vdelta1+ gamma delta T cells did not express CD2. CD3+CD2- is the phenotype of T cell precursors. CD3+CD2- CD4+ Vdelta1+ gamma delta T cells might therefore function as T cell precursors that maturate extrathymic and might be involved in the maintenance of the peripheral T cell pool.
The low expression of FOXP3 by all of the analysed gamma delta T cell subpopulations suggests that FOXP3 has an additional function in T cell immunology apart its suppressive character. Furthermore, immunoregulatory potential of gamma delta T cells does not seem to depend on a high expression of FOXP3
Neue Therapieansätze für die Behandlung Embryonaler Tumoren im Kindesalter
Full text linkDie Heilungschancen für Kinder mit therapierefraktärem oder rezidiviertem Medullo- oder Neuroblastom sind weiterhin schlecht und die Langzeitnebenwirkungen schränken die Betroffenen teilweise ihr Leben lang ein. Daher ist die Entwicklung neuer Therapieformen, die gezielt Krebszellen erkennen und zerstören, essentiell. Große Beachtung finden die sogenannten „small molecules“, die bestimmte tumorspezifische Signalwege angreifen. Wir haben drei verschiedene Inhibitoren des für die Tumorentstehung essentiellen TP53-MDM2-Signalweges in Medullo- und Neuroblastom Zellkultur- und Mausmodellen untersucht. Dabei konnten wir zeigen, dass diese Inhibitoren, teilweise unabhängig des TP53-Status, das Wachstum der Tumorzellen verhinderte. Weiterhin konnten wir keine toxischen Nebenwirkungen in den präklinischen Mausversuchen beobachten.
Eine weitere vielversprechende Therapieform stellt die CAR-T-Zelltherapie dar. Hier werden patienteneigene T-Zellen entnommen, gentechnisch modifiziert, so dass sie nach einer Reinfusion in der Lage sind, gezielt Antigene zu erkennen und die antigenpräsentierende Zelle zu zerstören. In unserem Fall ist die antigenpräsentierende Zelle eine Krebszelle. Während diese Therapie in den USA und in China schon in zahlreichen klinischen Phase-I/II-Studien getestet wird, gibt es in Deutschland noch keine Einrichtung mit einem fest etablierten Prozess der GMP-gerechten CAR-T-Zellherstellung. Wir stehen kurz vor der Beantragung einer Herstellungserlaubnis beim Landesamt für Gesundheit und Soziales in Berlin, um an der Charité CD19-spezifische CAR-T-Zellen herstellen zu dürfen.
Ähnliche herausragende Ansprechraten, wie sie bei der CD19-spezifischen CAR-T-Zelltherapie beobachtet wurden, wurden für CAR-T-Zellen, die in Phase-I/II-Studien zur Behandlung von Patienten mit soliden Tumoren eingesetzt werden, noch nicht erreicht. In ersten präklinischen Versuchen konnten wir zeigen, dass eine Kombinationstherapie mit „small molecules“, die spezielle Signalwege, Mutationen oder die Tumorumgebung angreifen, zum einen zu einer Effektivitätssteigerung der CAR-T-Zellen führt und zum anderen einer Resistenzbildung vorbeugt.
Um sinnvolle Kombinationstherapien zu entwickeln, ist ein grundlegendes Verständnis der molekularen Genetik und der zellulären Mechanismen und Signalwege, welche Krebs vorantreiben notwendig. Zusätzlich muss in geeigneten präklinischen Modellen untersucht werden, ob eine Kombination zu einem synergistischen Effekt führt oder sich die Therapieformen gegenseitig in ihrer anti-tumoralen Wirkung beeinträchtigen. Zuletzt müssen diese präklinischen Ergebnisse konsequent in frühen klinischen pädiatrischen Studien an spezialisierten Kliniken umgesetzt werden
Plasticity of human multipotent mesenchymal stromal cells and their preparation for regenerative application in paediatric patients
No full textHumane multipotente mesenchymale Stromazellen (MSC) können in verschiedene Zelltypen differenzieren. Zusätzlich besitzen sie auch immunmodulatorische Eigenschaften und sekretorische Fähigkeiten. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass MSC nicht nur aus Knochenmark (KM-MSC), sondern auch aus den Papillen von noch retinierten Weisheitszähnen (Z-MSC) isoliert und propagiert werden können. Z-MSC unterscheiden sich nicht wesentlich von KM-MSC hinsichtlich Morphologie, Proliferation, Immunphänotyp und Differenzierung. Geringe Unterschiede waren lediglich im Zusammenhang mit der adipogenen Differenzierungskapazität der Z-MSC und bei der Expression des osteogenen Markers Bone sialoprotein (BSP) festzustellen. Dies veranschaulichte, dass Zahnpapillen leicht für die Gewinnung von MSC genutzt werden können.
Ein weiterer Teil dieser Arbeit beschäftigte sich mit der regenerationsmedizinischen, lokalen Anwendung von MSC bei steroidinduzierten avaskulären Osteonekrosen (AVN) des Knies. Es wurden unter anderem in vitro Experimente durchgeführt, die den Einfluss von Hypoxie und IFNgamma auf MSC bezüglich des osteogenen Differenzierungspotenzials und der Sekretion des angiogenetischen Faktors VEGF analysierten. Die Ergebnisse zeigten die uneingeschränkte osteogene Differenzierung von MSC bei reduziertem Sauerstoffpartialdruck von 3% und die Sekretion von VEGF bei zusätzlicher O2-Reduktion auf 1%. Daraufhin sollten MSC therapeutisch eingesetzt werden. An einer kleinen Kohorte von fünf pädiatrischen AVN-Patienten, denen expandierte autologe MSC während der konventionellen Therapie der Core Decompression in die nekrotische Läsion injiziert worden waren, konnte Verträglichkeit und Sicherheit des Transplantats demonstriert werden. Bei einem mittleren Follow-up von 29 Monaten konnte bei allen Patienten Schmerz reduziert, Beweglichkeit verbessert und die Knochenregeneration radiologisch beobachtet werden.
In der vorliegenden Arbeit konnte zu dem an einem Patienten mit akuter Graft-versus-host disease (GvHD) das Engraftment und die Verteilung in den Organen von systemisch applizierten MSC untersucht werden. Durch Detektion der HLA-Disparität von Empfänger und Spender-MSC konnten immunhistologisch transfundierte MSC in Leber und Teilen des Darms dargestellt werden. Damit verbunden, wurden erste Experimente zur Modifikation der Glykanstruktur von MSC unternommen, die auf die Verbesserung der Migrationseigenschaften zielen.Human multipotent mesenchymal stromal cells (MSC) may differentiate into several different cell types. In addition, MSC display immunomodulatory and secretory properties. This work has shown that MSC can be isolated not only from bone marrow aspirates, but also from the papilla dentalis of retained wisdom teeth (PD-MSC). With regards to morphology, proliferation, immunophenotype and differentiation characteristics, BM-MSC and PD-MSC do not differ considerably from each other. Only slight differences in association with the adipogenic differentiation capacity of PD-MSC and the expression of the osteogenic differentiation marker bone sialo protein (BSP) were identified. These results illustrate that papilla dentalis may be easily be used as a source for MSC extraction.
A further section of this study focused on the regenerative aspects of the local administration of MSC for the treatment of steroid-induced avascular osteonecrosis (AVN) of the knee. Among others in vitro experiments were carried out to analyze relevant aspects such as the influence of hypoxia and IFNgamma on the osteogenic differentiation potential of MSC and the secretion of angiogenic factor VEGF. Results showed no effect on osteogenic differentiation of MSC under oxygen tension of 3% and no effect on secretion of VEGF at further reduced oxygen levels of 1%. These results lead us to use MSC for therapeutic treatment. A small cohort of five patients with AVN was treated by instillation of expanded autologous MSC to the site of necrotic lesion during conventional core decompression surgery. Application of MSC in this group demonstrated safety and feasibility. Within the median follow-up of 29 months pain was reduced and mobility was improved for all patients. Radiological findings showed regeneration of the treated bone.
Lastly, this work evaluated the engraftment and distribution of systemically applied MSC in different tissues of a patient treated for acute graft-versus-host disease (GvHD). Through detection of HLA-disparity between recipient and donor MSC the existence of transfused MSC in liver, colon and small intestine could be shown immunohistologically. In association with this, preliminary experiments were performed to modify particular MSC glycan structures with the aim of improving homing capacity
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