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

Este projeto foi financiado pela Associação Alemã de Pesquisa (DFG, HE 4578/3-1).

A. Cartilagem Biópsia (Room Cirurgia; passos 1-5 na sala de preparação não-estéril) <ol><li> Realizar um controlo de peso final do coelho (coelho branco da Nova Zelândia, fêmea, 3,5-4,0 kg de peso corporal, 6 meses de idade) a fim de ser capaz de drogas de dose adequada e para monitorar o peso após a cirurgia. </li><li> Induzir a anestesia ao coelho por uma injecção intravenosa de 10 mg / kg de propofol. </li><li> Após entubação, manter a anestesia com 1,5 mg / kg / min de propofol e de 0,05 mg / kg por v...

<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>

O protocolo apresentado fornece uma técnica estabelecida 9,12,13 e facilmente reprodutível para isolar condrócitos autólogos para a proliferação e posterior re-implantação em defeitos da cartilagem criadas artificialmente em joelhos de coelho. A utilização de condrócitos autólogos para a remodelação e reparação de lesões da cartilagem articular já está em uso clínico proporcionar resultados satisfatórios a longo prazo 6. Principais problemas como, p...

<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

Defeitos da cartilagem articular são consideradas um importante problema de saúde porque a cartilagem articular tem uma capacidade limitada de auto-regeneração 1. Lesões de cartilagem não tratadas levar a dor contínua, afetam negativamente a qualidade de vida e predispõem para a osteoartrose. Durante as últimas décadas, várias técnicas cirúrgicas têm sido desenvolvidos para o tratamento de tais lesões. No entanto, até agora não foi possível conseguir uma reparação completa em termos de cobertura com o defeito da cartilagem articular ou hialina de proporcionar recuperação satisfatória a longo prazo 2-4. Portanto, as lesões da cartilagem articular continuam a ser um alvo privilegiado para técnicas regenerativas, como Engenharia de Tecidos. Em contraste com outras técnicas cirúrgicas, que muitas vezes conduzem à formação de tecido fibroso ou fibrocartilaginoso, Tissue Engineering visa restaurar completamente a complexa estrutura e as propriedades da cartilagem articular original usando o potencial condrogénico das células transplantadas. Rdesenvolvimentos ecent abriu possibilidades promissoras para terapias de regeneração da cartilagem. A primeira abordagem baseada em células para o tratamento de cartilagem em toda a espessura ou lesões osteocondrais foi realizada em 1994 por Lars Peterson e Pad Brittberg pioneiro condrócitos autólogos clínica (ACI) 5. Hoje em dia, a técnica está bem estabelecido clinicamente para o tratamento de grandes defeitos na cartilagem hialina do joelho, mantendo bons resultados clínicos até 10 a 20 anos após a implantação 6. Nos últimos anos, o implante de condrócitos autólogos foram submetidos a uma rápida progressão. O uso de um tridimensional colagénio matriz artificial no qual as células são replantadas subsequentemente transformou-se cada vez mais popular 7-9. MACT composto por dois procedimentos cirúrgicos: Em primeiro lugar, a fim de recolher os condrócitos, uma biópsia da cartilagem precisa ser realizada a partir de uma área de cartilagem não peso-rolamento de tjoint ele joelho. Em seguida, os condrócitos a ser extraídos, purificados e expandiu-se para um número suficiente de células in vitro. Os condrócitos são então semeadas em uma matriz tridimensional e pode ser subsequentemente re-implantado. Ao preparar um implante de tecido de engenharia, a taxa de proliferação e capacidade de diferenciação são fundamentais para a regeneração de tecidos bem sucedida 10. A utilização de uma matriz tridimensional, como uma célula transportadora é pensado para apoiar estas características celulares 11. O protocolo a seguir vai resumir e demonstrar uma técnica para o isolamento de condrócitos a partir de biópsias de cartilagem, a sua proliferação in vitro e a sua sementeira em um 3D-matriz (Chondro-Gide, Geistlich Biomaterials, Wollhusen, Suíça). Finalmente, a implantação das células-matriz-construções em defeitos condrais criadas artificialmente de articulação do joelho de um coelho vai ser descrito. Esta técnica pode ser usada como uma configuração experimentalpara novas experiências de reparação da cartilagem.

A técnica cirúrgica descrita permite uma implantação bem sucedida e isolamento de condrócitos autólogos para um defeito condral artificial. A configuração experimental resultou em uma integração bem sucedida do implante na cartilagem ao redor. Após 12 semanas in vivo, o defeito condral foi preenchido por tecido de reparação com uma superfície homogénea e intacta, o que reduziu tensão de cisalhamento e danos no implante (Figura 4). Além disso, nenhum...

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

Uma técnica experimental para o tratamento de lesões condrais no joelho do coelho é descrito. O implante de condrócitos autólogos semeadas numa matriz é um método bem aceite para a remodelação e reparação de lesões da cartilagem articular que fornecem resultados satisfatórios a longo prazo. Matrix-assistida transplante de condrócitos autólogos (MACT) oferece um método padronizado e implante clinicamente estabelecida.

Matrix-assistida Transplante autólogo de condrócitos para remodelação e reparação de lesões condrais em um modelo de coelho

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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JoVE Journal

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