Die genaue Offenlegung von Methoden und Protokollen ist entscheidend für die großflächige Aufnahme von Stammzelltherapien. Hier stellen wir ein Protokoll zur Isolierung von aus Fett gewonnenen regenerativen Zellen vor, das für eine einzige intrakavernöse Injektion zur Behandlung der erektilen Dysfunktion (ED) nach radikaler Prostatektomie (RP) verwendet wird.
Stammzellen werden in vielen Forschungsbereichen der regenerativen Medizin eingesetzt, zum Teil, weil diese Behandlungen eher kurativ als symptomatisch sein können. Stammzellen können aus verschiedenen Geweben gewonnen werden und es wurden verschiedene Methoden zur Isolierung beschrieben. Die vorgestellte Methode zur Isolierung von aus Fett gewonnenen regenerativen Zellen (ADRCs) kann in vielen therapeutischen Bereichen eingesetzt werden, da es sich bei der Methode um ein allgemeines Verfahren handelt und daher nicht auf die Therapie der erektilen Dysfunktion (ED) beschränkt ist. ED ist eine häufige und schwerwiegende Nebenwirkung der radikalen Prostatektomie (RP), da ED oft nicht gut mit konventioneller Therapie behandelt wird. Die Verwendung von ADRCs zur Behandlung von ED hat aufgrund der ersten positiven Ergebnisse nach einer einzigen Injektion von Zellen in die Corpora cavernosum großes Interesse geweckt. Die Methode zur Isolierung von ADRCs ist ein einfacher, automatisierter Prozess, der reproduzierbar ist und ein einheitliches Produkt gewährleistet. Darüber hinaus ist die Sterilität des isolierten Produkts gewährleistet, da der gesamte Prozess in einem geschlossenen System stattfindet. Es ist wichtig, das Risiko einer Kontamination und Infektion zu minimieren, da die Stammzellen zur Injektion beim Menschen verwendet werden. Das gesamte Verfahren kann innerhalb von 2,5-3,5 Stunden durchgeführt werden und erfordert kein klassifiziertes Labor, wodurch der Versand von Gewebe an einen externen Standort entfällt. Das Verfahren hat jedoch einige Einschränkungen, da die Mindestmenge an drainiertem Lipoaspirate für das Funktionieren des Isolationsgeräts 100 g beträgt.
Stammzellen haben die Fähigkeit, sich in verschiedene Zelltypen zu differenzieren, und sie sezernieren parakrine Faktoren, von denen angenommen wird, dass sie den Heilungsprozess in geschädigtem Gewebe fördern 1,2,3,4. Sie sind daher im Bereich der regenerativen Medizin attraktiv, da sie eine mögliche kurative Behandlung darstellen können.
Die radikale Prostatektomie (RP) ist die goldene kurative Behandlung für Patienten mit lokalisiertem Prostatakrebs mit niedrigem / mittlerem Risiko und einer Lebenserwartung > 10 Jahren. Das Ziel der Operation ist die Ausrottung des Krebses, aber es hat mehrere Nebenwirkungen. Die Prävalenz von Inkontinenz nach Prostatektomie liegt zwischen 2-60% und erektile Dysfunktion (ED) wird von 20-90% der Patienten5. Nervenschonende Technik ist bei einigen Patienten eine Option (Gleason-Score < 7, geringes Risiko für extrakapsuläre Erkrankungen)5. Diese Technik schont die Nerven, die für die Erektion verantwortlich sind, aber obwohl dies möglich ist, berichten viele Patienten immer noch postoperativ über ED.
Behandlungsmöglichkeiten für die Penisrehabilitation nach RP bestehen hauptsächlich aus der Behandlung mit PDE-5-Hemmern, einer Injektions- oder Instillationstherapie und Vakuumpumpen. Medikamente, die für die Rehabilitation des Penis verwendet werden, unterscheiden sich pharmakologisch, aber ihr Wirkmechanismus umfasst die Entspannung der glatten Muskelzellen im Corpus cavernosum. Viele Patienten erleben jedoch ein Behandlungsversagen und erreichen nie eine Wirkung des Arzneimittels, die den Geschlechtsverkehr ermöglicht6.
Es wird angenommen, dass die ED, die nach RP auftritt, auf strukturell irreversible Änderungenzurückzuführen ist 7. Diese Veränderungen treten im Schwellkörper auf und umfassen die Apoptose der glatten Muskel- und Endothelzellen und die Fibrose. Der veno-okklusive Mechanismus, der für einen zentralen Teil der Erektion verantwortlich ist, wird durch die Veränderungen beeinträchtigt, was zu einer schlechteren Füllung und Härte des Penisführt 7.
Viele der Patienten berichten, dass die ED, die sie erleben, einen negativen Einfluss auf ihre Lebensqualität hat8. Sie sind nicht bereit, ihre sexuelle Aktivität nach der Operation aufzugeben, und daher ist eine kurative Therapie für ED attraktiv, wenn die anderen verfügbaren Behandlungen für die Penisrehabilitation versagen.
In früheren Studien, einschließlich tierischer und kleiner Phase-1-Studien am Menschen, haben Stammzellen vielversprechende Ergebnisse als alternative Behandlung für ED 2,9,10,11,12 gezeigt. Die Ergebnisse zeigen, dass es sicher ist, ADRCs zu verwenden, und dass die erektile Funktion nach einer einzigen Injektion in die Corpora cavernosum 2,9,10,11,12 signifikant verbessert wird. Es wird angenommen, dass aus Fett gewonnene regenerative Zellen (ADRCs) die Geweberegeneration durch parakrine Mechanismen durch die Freisetzung mehrerer Hormone, neurotropher und anderer Wachstumsfaktoren, Zytokine und möglicherweise Mikro-RNAsunterstützen 13. Darüber hinaus sind ADRCs in der Lage, sich in mehrere reife Zelltypen zu differenzieren, darunter Endothel- und Gefäßmuskelzellen, Knorpelzellen, Osteozyten und Neuronen14,15. Diese Eigenschaften machen Stammzellen interessant für die Entwicklung einer dauerhaften neuen Behandlung für ED.
Stammzellen werden in mehrere Gruppen unterteilt, im Wesentlichen diejenigen, die aus dem frühen Embryo (embryonale Stammzellen) und aus adultem Gewebe (adulte Stammzellen) gewonnen werden. Zu den adulten Stammzellen gehören mesenchymale Stammzellen (MSC), die multipotent sind und im Knochenmark, im Fettgewebe, im Nabelschnurblut, in der Plazenta und in der Zahnpulpagefunden werden können 17.
Stammzellen aus dem Fettgewebe sind im Gegensatz zu Stammzellen aus dem Knochenmark leicht zugänglich. Die Gewinnung von Stammzellen aus dem Knochenmark ist im Vergleich zur Fettabsaugung ein riskantes und schmerzhaftes Verfahren. Die Anzahl der Zellen, die aus dem Knochenmark geerntet werden können, wird begrenzt sein, während nur die Depots des Patienten mit Fettgewebe die Grenze für die Anzahl der Zellen festlegen, die geerntet werden können. Es ist daher möglich, eine große Menge Stammzellen aus dem Fettgewebe zu isolieren, ohne dass die Zellen anschließend kultiviert werden müssen, um eine zufriedenstellende Menge zu erhalten. Die aus Fett gewonnenen regenerativen Zellen, auch oft als stromale Gefäßfraktion (SFV) bezeichnet, bestehen aus vielen Zelltypen, einschließlich MSCs, Endothelzellen, Perizyten, Immunzellen und Vorläufern davon18. Diese können alle eine Rolle im regenerativen Prozess spielen.
Ziel der vorliegenden Studie ist es, die Wirkung von Stammzellen auf ED nach RP unter Verwendung von 4 ml autologen ADRCs zu untersuchen, die nach der Injektion in die Corpora cavernosum aus frisch geerntetem Fettgewebe isoliert wurden.
Alle im Protokoll beschriebenen Methoden wurden von der dänischen Nationalen Ethikkommission (Nr. 37054), der dänischen Gesundheits- und Arzneimittelbehörde (EUDRA-CT-Nummer 2013-004220-11) und der dänischen Datenschutzbehörde (2008-58-0035) genehmigt. Die Studie wurde bei ClinicalTrials.gov (NCT02240823) registriert. Die Studie wurde in Übereinstimmung mit der Deklaration von Helsinki durchgeführt, die von der Abteilung für gute klinische Praxis (GCP) am Universitätskrankenhaus Odense überwacht wurde. Die ADRC-Präparation wurde in einer zugelassenen Gewebeeinrichtung für den Umgang mit menschlichen Geweben und Zellen am Universitätskrankenhaus Odense (Dänische Gesundheits- und Arzneimittelbehörde, Zulassungsnummer 29035) durchgeführt.
1. Rekrutierung von Patienten/Teilnehmern
2. Fettabsaugung
HINWEIS: Fettabsaugung ist eine Operation, die Fett oder Lipozyten aus dem subkutanen Bereich entfernt. Dieser Teil des Protokolls wird als Standard-Fettabsaugung durchgeführt und der Eingriff wird unter sterilen Bedingungen in einem Operationssaal durchgeführt. Alle Instrumente, die im Rahmen des Verfahrens verwendet werden, müssen steril sein und der Chirurg muss Peelings, sterile OP-Kittel, sterile Handschuhe, chirurgische Maske und Hut tragen.
3. Isolierung von ADRCs
HINWEIS: Der Isolationsprozess von ADRCs wird wie im Benutzerhandbuch nach dem Gerät beschrieben durchgeführt (siehe Materialverzeichnis). Es ist wichtig, dass das Verfahren unter sterilen Bedingungen durchgeführt wird, um sicherzustellen, dass das Lipoaspirate während der Reinigung der ADRCs keinen Verunreinigungen ausgesetzt ist. Die Zeit, die für die Isolierung von ADRCs benötigt wird, hängt vom Volumen des Lipoaspirats ab, aber das gesamte Verfahren dauert ungefähr 2,5 Stunden mit dem halbautomatischen Gerät, wie hier beschrieben.
4. Implantation der ADRCs in Corpora cavernosum
HINWEIS: Dies ist ein steriles Verfahren. Alle Instrumente müssen steril sein, und die Person, die die Lösung mit den Stammzellen in die Corpora cavernosum injiziert, muss sterile Handschuhe tragen. Der Patient ist während dieses Eingriffs wach und erhält seine eigenen Stammzellen. Die ADRCs werden injiziert, ohne die Zellen vor der Injektion zu zählen.
5. Nachsorge
Das vorgestellte Verfahren wurde für eine offene klinische Phase-1-Studie mit 21 Patienten19 angewendet. Der primäre Endpunkt der Studie war die Sicherheit der Anwendung von ADRCs beim Menschen und der sekundäre Endpunkt war die Wirkung von ADRCs auf die erektile Funktion.
Einundzwanzig Männer wurden in die Studie mit einem Durchschnittsalter von 60 Jahren (Bereich 46-69) und einer normalen Erektion und einem aktiven Sexualleben vor dem RP aufgrund von Prostatakrebs eingeschlossen. Sie alle litten nach der RP an ED, ohne Anzeichen einer Genesung von Medikamenten, die für die Rehabilitation des Penis zur Verfügung standen. Sechs Männer litten an Inkontinenz als Nebenwirkung des RP. Alle Männer erhielten eine einzige intrakavernöse Injektion von ADRCs, die mit der vorgestellten Methode isoliert wurden.
Alle 21 Männer wurden mit 4 Besuchen in der Ambulanz um 1,3,6 und 12 Monate nach der Injektion nachverfolgt. Die sexuelle Funktion wurde mit validierten Fragebögen bewertet – dem International Index of Erectile Function-5 (IIEF-5) und dem Erection Hardness Score (EHS) (als Anhänge beigefügt).
Während der Beobachtungszeit traten keine schwerwiegenden Ereignisse auf. Acht Männer berichteten von vorübergehenden Rötungen und Schwellungen an den Injektionsstellen, drei berichteten von einer Reaktion im Penisbereich. Acht erlebte reversible kleinere Ereignisse im Zusammenhang mit der Fettabsaugung wurden berichtet, wie leichte Bauchbeschwerden und kleinere Bauchhämatome. Keine Patienten berichteten über Beschwerden bei der 1-monatigen Nachuntersuchung. Acht von fünfzehn (53%) in der Kontinentgruppe berichteten, dass die erektile Funktion nach 12 Monaten für den Geschlechtsverkehr ausreichte. Die Gruppe von 6 inkontinenten Männern zeigte keine Verbesserung der erektilen Funktion.
Kontinent | Inkontinent | |
Eingeschlossene Patienten | 15 | 6 |
Signifikante Wirkung | 8 | 0 |
Tabelle 1: Die Tabelle zeigt die Unterschiede in der signifikanten Wirkung der Behandlung zwischen kontinentalen und inkontinenten Patienten.
Das vorgestellte Verfahren zur Isolierung von ADRCs ist nicht darauf beschränkt, nur für die ED-Therapie verwendet zu werden, sondern kann in mehreren anderen Behandlungsformen und Experimenten verwendet werden. Unsere Studie zeigte, dass autologe, frisch isolierte ADRCs sicher zu verwenden sind und die Behandlung in einem 12-monatigen Follow-up gut verträglich ist.
Bevor das Verfahren angewendet wird, müssen einige Überlegungen angestellt werden. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass der Patient während der Fettabsaugung unter Vollnarkose stehen muss. Eine Fettabsaugung kann unter örtlicher Betäubung durchgeführt werden, aber eine frühere Studie hat gezeigt, dass eine Kombination aus Lokalanästhetika und Adrenalin einen negativen Einfluss auf das Zellwachstum der Fibroblasten20 haben kann. Das Risiko, unter Vollnarkose zu stehen, ist im Allgemeinen gering, aber ein negatives Ergebnis ist immer noch zu sehen. Dieses Risiko muss berücksichtigt werden, wenn Patienten für die Behandlung ausgewählt werden. Die Fettabsaugung ist ein chirurgischer Eingriff und birgt daher immer das Risiko von Komplikationen. Wie bei allen anderen chirurgischen Eingriffen besteht das Risiko einer postoperativen Blutung, die zur Bildung von Hämatomen und zu einem Infektionsrisiko führt. Einige unserer Patienten berichteten auch von einer vorübergehenden verminderten Empfindlichkeit der Bauchhaut. Eine unmittelbare Komplikation der Fettabsaugung sind Blutungen. Es ist bekannt, dass Patienten Gefahr laufen, systemische Komplikationen zu bekommen, wenn große Mengen an Gewebe entfernt werden. Die Fettabsaugung bei diesem Verfahren war relativ gering und wurde daher nicht als Risikofaktor angesehen.
Komplikationen bei der Injektion von Zellen werden als vorübergehende Rötung, Zärtlichkeit und Hämatome berichtet.
Das Gerät, das für die Isolierung der ADRCs verwendet wird, wurde ausgewählt, da das System CE-zertifiziert ist. In Dänemark ist es obligatorisch, CE-zugelassene Geräte zu verwenden, da die Behörden die Behandlung mit Stammzellen als Arzneimittelteststudie kategorisieren, wenn das ADRC zur Injektion bei Menschen verwendet wird.
Das Gerät hat Vorteile, wie z.B. dass das gesamte Verfahren standardisiert und in einer geschlossenen sterilen Umgebung durchgeführt wird, ohne dass ein streng klassifiziertes Labor erforderlich ist. Das Risiko einer Kontamination wird dadurch reduziert. Dies stellt sicher, dass das Verfahren einheitlich und reproduzierbar ist und dass die Qualität des Endprodukts jedes Mal gleich ist (es hängt jedoch auch von der Qualität des Eingangsgewebes ab). Die Durchführung der Isolierung am Gerät ist einfach und erfordert keine speziell geschulten Bediener.
Eine Einschränkung des Geräts besteht darin, dass der minimale Input in die Maschine 100 g entleertes Lipoaspirate beträgt. Da die Fettabsaugung vor Beginn der Zellverarbeitung vollständig abgeschlossen ist (und in unserem Fall nach an einem anderen Ort, nicht im OP), erfordert dies, dass die Menge an Lipoaspirate mindestens 125 ml beträgt, wenn man das grobe Maß der 50 ml-Spritzen verwendet. Andernfalls besteht die Gefahr, dass nicht genügend Material für die Maschine vorhanden ist. Auch die Verwendung der oberen Endgrenze (maximaler Eingang beträgt 425 ml) würde zu einem sehr langen Isolationsverfahren führen.
Adulte Stammzellen sowohl aus dem Fettgewebe als auch aus dem Knochenmark scheinen wie embryonale Stammzellen eine Fähigkeit zur Selbsterneuerung und Differenzierung zu haben. Einer der Vorteile von ADRCs gegenüber hämopoetischen Stammzellen ist eine 100-500-mal höhere Ausbeute pro Gewebevolumen im Vergleich zu Knochenmark21,22, und daher müssen ADRCs nicht kultiviert werden. Darüber hinaus sind hämopoetische Stammzellen schwieriger und schmerzhafter vom Patienten zu entnehmen als Fettgewebe. In vielen Situationen ist Fettgewebe nach der Operation nur ein Abfallprodukt. Es ist möglich, Stammzellen zu kultivieren, um eine höhere Ausbeute zu erzielen, die für die Angiogenese geeignet ist, jedoch können frisch isolierte ADRCs ein höheres angiogenes Potenzial haben als kultivierte23.
Der Autor Søren P. Sheikh ist CEO bei Blue Cell Therapeutics, Kopenhagen, Dänemark.
Diese Arbeit wurde vom Universitätskrankenhaus Odense (11/31936), dem Dänischen Zentrum für Regenerative Medizin (14/50427) und der Dänischen Krebsgesellschaft gegründet.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Liposuction | |||
Abdominal Binder | Dale | Size depent of the patient | |
Adhessive OP-towel | Mölnlycke Health Care | 906677 | 90x75 cm |
Adrenalin 1 mg/ml | Amgros I/s | 74 44 23 | 1 ml |
Basic OP supplies | Mölnlycke Health Care | 97010873-07 | |
Carbon Steel blade 11 | Swann-Morton | ||
Chlorhixidine Ethanol | Faarborg Pharma | 5% colored | |
Disposable set Lipocollector 3 | Human Med | 670200 | |
Extension hoses | Extrudan | 5.8/8.3 mm, Ch 25, 3,5 M long | |
Gaze Rags | Barrier | 175201 | 30x45 cm |
Jelonet | Smith and Nephew Medical Ltd | 90509225 | 10 x 10 cm |
Marcaine 5 mg/ml + Adrenaline 5 micrigram | Astra Zeneca | 20 mL | |
Mesorb Bandage | Mölnlycke Health Care | 677001 | 10x13 cm |
Microlance | Becton Dickinson | 304622 | 18 G + 23 G |
Monocryl suture | Ethicon | 04:00 | |
Ringer-lactat | Fresinus Kabi | ||
Sterile gloves | Gammex | 330052065 | |
Surgical Gown | Mölnlycke Health Care | 690103-01 | |
Surgical Marker | Richard-Allan | ||
Surgical Mask | 3M | ||
Syringe | Codan Medical | 6,28,402 | 50/60 ml cath tip |
Syringe | Becton Dickinson | 700016181 | 1 ml |
WAL- Applikator for cannulae 25/30 cm | Human Med | REF 500001 | |
Isolation of ADRC's | |||
1 ml Syringe | Becton Dickinson | REF 303172 | |
3 way stopcock | One Med | REF 10554-01 | |
Adhesive OP-towel | Mölnlycke Health Care AB | REF 906677 | 90x75 cm |
Cytori Celution 800IV device | Cytori | ||
Desinfection swaps | Mediq Danmark | 3340010 | |
Microlance | Becton Dickinson | 25G (0,5*25 mm) | |
Nitril Gloves | Abena | Powder free | |
OR drape Sheet, 2 layers | Lohmann & Rauscher | REF 33005 | |
Ringers Lactate | Fresinus Kabi | 06756 (DK) | |
Sterile gloves | |||
Sterile gown | |||
Supplemental kit for Cytori Celution 800IV devise | Cytori | ||
Termometer | Thomas Scientific | traceable | |
Injection of ADRC's | |||
Aperture drape | One Med | REF1565-01 | 75*90 cm |
Desinfection swap | Mediq Danmark | 3340010 | |
Pean | Leibinger | 32-01257 | |
Silicone Vessel Loop | Purple Surgical | REF PS3203 | |
Sterile gloves | Sempermed | Or Use your favorite |
Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden
Genehmigung beantragenThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Alle Rechte vorbehalten