Rolle der CD-8 Population in Mononukleären Knochenmarkzellen (BMC) auf die zellunterstützte Knochendefektheilung unter Verwendung einer modifizierten Membrantechnik

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Christoph Nau
• Fachliche Zuordnung: Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 464606918

Die Technik der induzierten Membran ist ein etabliertes Verfahren, um langstreckige Knochendefekte zur Ausheilung zu bringen. Grundlage ist eine Fremdkörperreaktion, die um einen PMMA-Zementspacer zur Ausbildung dieser induzierten Membran führt. Nach Entnahme des Spacers kann dann der Defekt mit autologer Spongiosa alleine, oder auch in Kombination mit Knochenersatzstoffen, gefüllt werden. Wir konnten bereits die Bedeutung von mononukleären Knochenmarkzellen auf die Knochendefektheilung in Kombination mit der Technik der induzierten Membran hervorheben und zeigen, dass die Besiedelung von β-TCP bzw. demineralisierter Knochenmatrix mit BMCs zu einer Knochenheilung vergleichbar mit autologer Spongiosa führt. Der Ersatz der induzierten Membran durch ein artifizielles Konstrukt stellt eine Möglichkeit dar das zweizeitige auf ein einzeitiges operatives Verfahren zu reduzieren. Erste Experimente unter Verwendung einer dezellularisierten Dermis und Spongiosa als Defektfüllung verliefen vielversprechend. Ein mutmaßlicher Mechanismus könnte die Barrierefunktion der Dermis sein, welche das Einwachsen von fibrotischem Gewebe verhindert sowie Dislokationen des eingebrachten Spongiosagranulats mechanisch verringert. Jedoch zeigte sich in weiteren, bisher nicht veröffentlichten Experimenten, dass die BMC besiedelte dezellularisierte Dermis eher zu einer Verschlechterung der Knochendefektheilung führte. BMC, eine Mischung verschiedener mononukleärer Zellpopulationen aus dem Knochenmark, enthalten unter anderem CD8-T-Zellen, von denen mutmaßlich die Subpopulation der terminal differenzierten CD8-Zellen (CD8term) die Knochendefektheilung negativ beeinflusst. Unter Berücksichtigung der hohen BMC-Zahl, des Vorhandenseins CD8-positiver T-Zellen in BMC und des inhibierenden Effekts von CD8+ Zellen auf die Knochenheilung stellen wir die zentrale Hypothese auf, dass die beobachteten negativen Effekte auf die Defektheilung unter Verwendung der BMC-gestützten einzeitigen Membrantechnik durch eine hohe CD8-T-Zellzahl im Defektbereich vermittelt werden, die die positiven Effekte anderer Zellpopulationen (z.B. monozytärer Zellen) in BMC durch eine Prolongierung der Inflammation inhibieren und somit zu einer Verzögerung der Knochendefektheilung führen. Somit könnte die Depletion der CD8term-Population zu einer weiteren Verbesserung der einzeitigen Membrantechnik unter Vermeidung der autologen Spongiosatransplantation führen. Ziel des hier beantragten Projekts ist die Optimierung der BMC-augmentierten einzeitigen Membrantechnik. Dies geschieht zum einen über die Aufklärung der Rolle der CD8 positiven T-Population in BMC für die Knochendefektheilung unter Berücksichtigung zellulärer und humoraler Aspekte, und zum anderen über ein besseres Verständnis des Wirkmechanismus der dezellularisierten Dermis auf die Knochendefektheilung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dirk Henrich, Ph.D.