Name: matrix-assisted autologous chondrocyte transplantation for remodeling and repair of chondral defects in a rabbit model
Uploaded: 2013-05-21T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Matrix-assisted Autologous Chondrocyte Transplantation for Remodeling and Repair of Chondral Defects in a Rabbit Model at JoVE.com

Ce projet a été financé par l&#39;Association allemande pour la recherche (DFG, HE 4578/3-1).

A. biopsie de cartilage (Salle de chirurgie; étapes 1-5 dans la salle de préparation non stérile) <ol><li> Effectuer un contrôle du poids final du lapin (Nouvelle-Zélande lapin blanc, femelle, 3,5-4,0 kg de poids corporel, âgé de 6 mois) afin de pouvoir doser médicaments correctement et de surveiller le poids après la chirurgie. </li><li> Induire une anesthésie au lapin par une injection intraveineuse de 10 mg / kg de propofol. </li><li> Après l&#39;intubation, maintenir l&#39;anesthésie avec 1,5 mg / kg /...

<ol>
	<li>Albrecht, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gene+expression+and+cell+differentiation+in+matrix-associated+chondrocyte+transplantation+grafts:+a+comparative+study.">Gene expression and cell differentiation in matrix-associated chondrocyte transplantation grafts: a comparative study.</a> Osteoarthritis Cartilage. 19, 1219-1227 (2011).</li><li>Pridie, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+of+resurfacing+osteoarthritic+knee+joints.">A method of resurfacing osteoarthritic knee joints.</a> J. Bone Joint Surg. Br. 41, 618-619 (1959).</li><li>Johnson, L. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arthroscopic+abrasion+arthroplasty+historical+and+pathologic+perspective:+present+status.">Arthroscopic abrasion arthroplasty historical and pathologic perspective: present status.</a> Arthroscopy. 2, 54-69 (1986).</li><li>Steadman, J. R., Rodkey, W. G., Singelton, S. B., Briggs, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfracture+technique+for+full-thickness+chondral+defects:+technique+and+clinical+result.">Microfracture technique for full-thickness chondral defects: technique and clinical result.</a> Operat. Tech. Orthop. 7, 300-304 (1997).</li><li>Brittberg, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Treatment+of+deep+cartilage+defects+in+the+knee+with+autologous+chondrocyte+transplantation.">Treatment of deep cartilage defects in the knee with autologous chondrocyte transplantation.</a> N. Engl. J. Med. 331, 889-895 (1994).</li><li>Peterson, L., Vasiliadis, H. S., Brittberg, M., Lindahl, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Autologous+chondrocyte+implantation:+a+long-term+follow-up.">Autologous chondrocyte implantation: a long-term follow-up.</a> Am. J. Sports Med. 38, 1117-1124 (2010).</li><li>Nehrer, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chondrocyte-seeded+collagen+matrices+implanted+in+a+chondral+defect+in+a+canine+model.">Chondrocyte-seeded collagen matrices implanted in a chondral defect in a canine model.</a> Biomaterials. 19, 2313-2328 (1998).</li><li>Frenkel, S. R., Toolan, B., Menche, D., Pitman, M. I., Pachence, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chondrocyte+transplantation+using+a+collagen+bilayer+matrix+for+cartilage+repair.">Chondrocyte transplantation using a collagen bilayer matrix for cartilage repair.</a> J. Bone. Joint Surg. Br. 79, 831-836 (1997).</li><li>Salzmann, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+dependence+of+autologous+chondrocyte+transplantation+on+varying+cellular+passage,+yield+and+culture+duration.">The dependence of autologous chondrocyte transplantation on varying cellular passage, yield and culture duration.</a> Biomaterials. 32, 5810-5818 (2011).</li><li>Frohlich, M., Malicev, E., Gorensek, M., Knezevic, M., Kregar Velikonja, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+rabbit+auricular+chondrocyte+isolation+and+growth+parameters+in+cell+culture.">Evaluation of rabbit auricular chondrocyte isolation and growth parameters in cell culture.</a> Cell Biol. Int. 31, 620-625 (2007).</li><li>Willers, C., Chen, J., Wood, D., Xu, J., Zheng, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Autologous+chondrocyte+implantation+with+collagen+bioscaffold+for+the+treatment+of+osteochondral+defects+in+rabbits.">Autologous chondrocyte implantation with collagen bioscaffold for the treatment of osteochondral defects in rabbits.</a> Tissue Eng. 11, 1065-1076 (2005).</li><li>Vogt, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+influence+of+the+stable+expression+of+BMP2+in+fibrin+clots+on+the+remodelling+and+repair+of+osteochondral+defects.">The influence of the stable expression of BMP2 in fibrin clots on the remodelling and repair of osteochondral defects.</a> Biomaterials. 30, 2385-2392 (2009).</li><li>Ueblacker, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+analysis+of+retroviral+gene+transfer+to+chondrocytes+within+collagen+scaffolds+for+the+treatment+of+osteochondral+defects.">In vivo analysis of retroviral gene transfer to chondrocytes within collagen scaffolds for the treatment of osteochondral defects.</a> Biomaterials. 28, 4480-4487 (2007).</li><li>Marlovits, S., Zeller, P., Singer, P., Resinger, C., Vecsei, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cartilage+repair:+generations+of+autologous+chondrocyte+transplantation.">Cartilage repair: generations of autologous chondrocyte transplantation.</a> Eur. J. Radiol. 57, 24-31 (2006).</li><li>Benya, P. D., Shaffer, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dedifferentiated+chondrocytes+reexpress+the+differentiated+collagen+phenotype+when+cultured+in+agarose+gels.">Dedifferentiated chondrocytes reexpress the differentiated collagen phenotype when cultured in agarose gels.</a> Cell. 30, 215-224 (1982).</li><li>Rudert, M., Hirschmann, F., Wirth, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+behavior+of+chondrocytes+on+various+biomaterials.">Growth behavior of chondrocytes on various biomaterials.</a> Orthopade. 28, 68-75 (1999).</li><li>Hsu, S. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+biodegradable+polyesters+modified+by+type+II+collagen+and+Arg-Gly-Asp+as+Tissue+Engineering+scaffolding+materials+for+cartilage+regeneration.">Evaluation of biodegradable polyesters modified by type II collagen and Arg-Gly-Asp as Tissue Engineering scaffolding materials for cartilage regeneration.</a> Artificial Organs. 30, 42-55 (2006).</li><li>Brun, P., Cortivo, R., Zavan, B., Vecchiato, N., Abatangelo, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro++reconstructed+tissues+on+hyaluronan-based+temporary+scaffolding.">In vitro reconstructed tissues on hyaluronan-based temporary scaffolding.</a> J. Mater. Sci. Mater. Med. 10, 683-688 (1999).</li><li>Domm, C., Fay, J., Schunke, M., Kurz, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Redifferentiation+of+dedifferentiated+joint+cartilage+cells+in+alginate+culture.+Effect+of+intermittent+hydrostatic+pressure+and+low+oxygen+partial+pressure.">Redifferentiation of dedifferentiated joint cartilage cells in alginate culture. Effect of intermittent hydrostatic pressure and low oxygen partial pressure.</a> Orthopade. 29, 91-99 (2000).</li><li>Kimura, T., Yasui, N., Ohsawa, S., Ono, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chondrocytes+embedded+in+collagen+gels+maintain+cartilage+phenotype+during+long-term+cultures.">Chondrocytes embedded in collagen gels maintain cartilage phenotype during long-term cultures.</a> Clin. Orthop. Relat. Res. , 231-239 (1984).</li><li>Kon, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Second-generation+autologous+chondrocyte+implantation:+results+in+patients+older+than+40+years.">Second-generation autologous chondrocyte implantation: results in patients older than 40 years.</a> Am. J. Sports Med. 39, 1668-1675 (2011).</li><li>Gavenis, K., Schmidt-Rohlfing, B., Mueller-Rath, R., Andereya, S., Schneider, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+comparison+of+six+different+matrix+systems+for+the+cultivation+of+human+chondrocytes.">In vitro comparison of six different matrix systems for the cultivation of human chondrocytes.</a> In Vitro Cell Dev. Biol. Anim. 42, 159-167 (2006).</li><li>Niemeyer, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characteristic+complications+after+autologous+chondrocyte+implantation+for+cartilage+defects+of+the+knee+joint.">Characteristic complications after autologous chondrocyte implantation for cartilage defects of the knee joint.</a> Am. J. Sports Med. 36, 2091-2099 (2008).</li><li>Tay, L. X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Treatment+outcomes+of+alginate-embedded+allogenic+mesenchymal+stem+cells+versus+autologous+chondrocytes+for+the+repair+of+focal+articular+cartilage+defects+in+a+rabbit+model.">Treatment outcomes of alginate-embedded allogenic mesenchymal stem cells versus autologous chondrocytes for the repair of focal articular cartilage defects in a rabbit model.</a> The American Journal of Sports Medicine. 40, 83-90 (2012).</li><li>Brittberg, M., Nilsson, A., Lindahl, A., Ohlsson, C., Peterson, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rabbit+articular+cartilage+defects+treated+with+autologous+cultured+chondrocytes.">Rabbit articular cartilage defects treated with autologous cultured chondrocytes.</a> Clin. Orthop. Relat. Res. , 270-283 (1996).</li></ol>

Le protocole présenté fournit une technique établie 9,12,13 et facilement reproductible pour isoler les chondrocytes autologues pour la prolifération ultérieure et la réimplantation dans des défauts du cartilage créés artificiellement à genoux de lapin. L&#39;utilisation de chondrocytes autologues pour le remodelage et la réparation des lésions du cartilage articulaire est déjà en utilisation clinique fournissant des résultats satisfaisants à long terme 6. <p class="jove_content...

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name of reagent/equipment</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalogue Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM</td>
			<td>Biochrom AG</td>
			<td>F 0415</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collagenase A</td>
			<td>Roche</td>
			<td>10 103 586 001</td>
			<td>0.21 U/mg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal calf serum (FCS)</td>
			<td>PAN Biotech GmbH</td>
			<td>3702-P103009</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propofol</td>
			<td>Fresenius Kabi</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin/Streptomycin</td>
			<td>Biochrom AG</td>
			<td>A 2213</td>
			<td>10,000 U/ml/10,000 &mu;g/ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PBS Dulbecco (1X)</td>
			<td>Biochrom AG</td>
			<td>L1815</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol (70%)</td>
			<td>Merck KgaA</td>
			<td>410230</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin-EDTA 0.25 %/0.02 %</td>
			<td>Biochrom AG</td>
			<td>L2163</td>
			<td>in PBS w/o Ca2+, Mg2+</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fentanyl</td>
			<td>Delta Select GmBH</td>
			<td>1819340</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl solution (0.9%)</td>
			<td>Bbraun</td>
			<td>8333A193</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue culture dishes 100 mm/150 mm</td>
			<td>TPP AG</td>
			<td>93100/93150</td>
			<td>Growth area 60.1 mm2/147.8 mm2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue culture flasks 25/75 mm2</td>
			<td>TPP AG</td>
			<td>90025/90075</td>
			<td>25 mm2, 75 mm2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge Tubes (50 ml)</td>
			<td>TPP AG</td>
			<td>91050</td>
			<td>Gamma-sterilized</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hemocytometer</td>
			<td>Brand GmbH+Co KG</td>
			<td>717810</td>
			<td>Neubauer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypan Blue Solution 0.4%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>L8154</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spray dressing (OpSite)</td>
			<td>Smith&amp;Nephew</td>
			<td>66004978</td>
			<td>Permeable for water vapor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chondro-Gide&Ograve;</td>
			<td>Geistlich Pharma AG</td>
			<td>30915.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biopsy Punch</td>
			<td>pfm medical ag</td>
			<td>48351</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissucol Duo S</td>
			<td>Baxter</td>
			<td>3419627</td>
			<td>0.5 ml</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

matrix-assisted autologous chondrocyte transplantation for remodeling and repair of chondral defects in a rabbit model

défauts du cartilage articulaire sont considérés comme un problème de santé majeur, car le cartilage articulaire a une capacité limitée pour l&#39;auto-régénération 1. Lésions du cartilage non traitées mènent à la douleur en cours, affecter négativement la qualité de vie et prédisposer à l&#39;arthrose. Au cours des dernières décennies, plusieurs techniques chirurgicales ont été développées pour traiter ces lésions. Toutefois, jusqu&#39;à présent, il n&#39;était pas possible d&#39;obtenir une réparation complète en termes de couverture du défaut de cartilage articulaire hyalin ou de fournir récupération satisfaisante à long terme 2-4. Par conséquent, les blessures du cartilage articulaire restent une cible privilégiée pour les techniques régénératrices telles que l&#39;ingénierie tissulaire. Contrairement à d&#39;autres techniques chirurgicales, qui conduisent souvent à la formation de tissu fibreux ou fibrocartilaginous, génie tissulaire vise à rétablir pleinement la structure complexe et les propriétés du cartilage articulaire d&#39;origine en utilisant le potentiel chondrogénique des cellules transplantées. Res dernières évolutions ont ouvert des perspectives prometteuses pour les thérapies régénératrices du cartilage. La première approche à base de cellules pour le traitement de cartilage de pleine épaisseur ou de lésions ostéochondrales a été réalisée en 1994 par Lars Peterson et Mats Brittberg pionnier de l&#39;implantation de chondrocytes autologues clinique (ACI) 5. Aujourd&#39;hui, la technique est cliniquement bien établie pour le traitement des grands défauts du cartilage hyalin du genou, le maintien de bons résultats cliniques même de 10 à 20 ans après l&#39;implantation 6. Au cours des dernières années, l&#39;implantation de chondrocytes autologues a subi une progression rapide. L&#39;utilisation d&#39;une tridimensionnel de collagène matrice artificielle sur laquelle les cellules sont ensuite replantés est devenu de plus en plus populaire 9.7. MACT comporte de deux interventions chirurgicales: d&#39;abord, afin de recueillir des chondrocytes, une biopsie de cartilage doit être effectuée à partir d&#39;une zone de cartilage non mise en charge de til articulation du genou. Ensuite, les chondrocytes sont extraits, purifiés et étendues à un nombre de cellules suffisant in vitro. Les chondrocytes sont ensuite ensemencées sur une matrice en trois dimensions et peuvent être ensuite réimplantées. Lors de la préparation d&#39;un implant par génie tissulaire, le taux de prolifération et la différentiation sont cruciales pour une régénération des tissus réussi 10. L&#39;utilisation d&#39;une matrice tridimensionnelle comme un support de cellules est pensé pour soutenir ces caractéristiques cellulaires 11. Le protocole suivant résumera et démontrer une technique pour isoler les chondrocytes à partir de biopsies de cartilage, leur prolifération in vitro et leur ensemencement sur ​​une matrice 3D (Chondro-Gide, Geistlich Biomaterials, Wollhusen, Suisse). Enfin, l&#39;implantation des cellules-matrice-constructions en défauts chondrales créés artificiellement de l&#39;articulation du genou d&#39;un lapin sera décrite. Cette technique peut être utilisée comme un cadre expérimentalpour d&#39;autres expériences de la réparation du cartilage.

La technique chirurgicale décrite permet une isolation efficace et implantation de chondrocytes autologues dans un défaut chondral artificielle. Le dispositif expérimental a entraîné une intégration réussie de l&#39;implant dans le cartilage environnant. Après 12 semaines in vivo, le défaut chondral a été comblé par la réparation des tissus avec une surface homogène et intact, ce qui réduit la contrainte de cisaillement et des dommages à l&#39;implant (Figure...

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Matrix-assisted Autologous Chondrocyte Transplantation for Remodeling and Repair of Chondral Defects in a Rabbit Model

Une technique expérimentale pour le traitement de défauts chondraux dans l&#39;articulation du genou du lapin est décrite. L&#39;implantation de chondrocytes autologues ensemencées sur une matrice est une méthode bien acceptée pour la rénovation et la réparation des lésions du cartilage articulaire qui fournissent des résultats satisfaisants à long terme. Assistée par matrice transplantation de chondrocytes autologues (MACT) propose une méthode d&#39;implantation standardisée et cliniquement établie.

Assistée par matrice transplantation de chondrocytes autologues pour la rénovation et la réparation des vices chondrales dans un modèle de lapin

Articular cartilage defects are considered a major health problem because articular cartilage has a limited capacity for self-regeneration 1. Untreated ...

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