Humane Primärzellen als Feederzellen für die Kokultur mit hämatopoetischen Stammzellen aus Nabelschnurblut

Abstract

Nabelschnurblut stellt eine vielversprechende Alternative zu Knochenmark als Quelle für hämatopoetische Stammzellen (HSC) für Transplantationen dar. Die Anzahl der HSC in Nabelschnurblut ist jedoch begrenzt, so dass ihre Transplantation in erwachsene Patienten bisher kritisch ist. Daher wird eine Möglichkeit benötigt, HSC aus Nabelschnurblut durch ex vivo-Kultivierung zu vermehren. Die Kokultur der HSC mit Feederzellen bietet dafür eine gute Möglichkeit, da so die physiologische Umgebung der HSC nachgestellt wird. In bisherigen in vitro-Versuchen wurden meist murine Zelllinien als Feederzellen verwendet, die jedoch aufgrund ihrer xenogenen Herkunft in der Klinik problematisch sind. Diese Arbeit beschäftigt sich daher mit der Suche nach humanen Primärzellen, die als klinisch einsetzbare Feederzellen für die Kokultur mit HSC dienen können. Vergleichend wurden mesenchymale Stammzellen (mesenchymal stem cells = MSC) aus Nabelschnurblut und Knochenmark, Endothelzellen aus der Nabelschnurvene (human umbilical cord vein endothelial cells = HUVEC) und Zellen aus dem Bindegewebe der Nabelschnur (Wharton's jelly-cells = WJC) untersucht. Alle potenziellen Feederzellen wurden besonders im Hinblick auf ihren möglichen klinischen Einsatz geprüft. Die Untersuchungsparameter waren hierbei u.a. die Verfügbarkeit der Feederzellen, ihre Unterscheidung von HSC und davon abgeleiteten Blutzellen, ihr Überleben in einem klinisch einsetzbaren, für HSC optimierten Medium, die durch sie hervorgerufene Aktivierung allogener T-Zellen sowie ihre Fähigkeit zur Unterstützung des Wachstums von HSC. Es konnte belegt werden, dass alle potenziellen Feederzelltypen für die Kokultur mit HSC im klinischen Einsatz prinzipiell tauglich sind. Besonders hervorzuheben ist die gute Unterstützung der Expansion von hämatopoetischen Vorläuferzellen durch alle getesteten potenziellen Feederzellen, vor allem die Unterstützung der CAFC-Expansion durch MSC und WJC. Zusätzlich zeigte sich, dass WJC aufgrund ihrer einfachen Gewinnung und hohen Proliferationsraten möglicherweise auch für andere zelltherapeutische Anwendungen eingesetzt werden könnten.

<b>Human Primary Cells as Feeder Cells for Co-Culture with Hematopoietic Stem Cells</b><br /> Umbilical cord blood is a promising source for hematopoietic stem cells (HSC) that can be used as an alternative to bone marrow. As the number of HSC in umbilical cord blood is limited, transplantation in adults is currently still a critical issue. Thus, a possibility to expand HSC from umbilical cord blood via ex vivo-cultivation is needed. For this, co-culture of HSC with feeder cells is a good possibility, because this mimicks the physiological environment of HSC. Up to now, most in vitro-studies used murine cell lines as feeder cells which poses problems for clinical application because of their xenogenic origin. To overcome these, this work aims to provide and compare several human primary cell types as alternative feeder cells. Namely, mesenchymal stem cells (MSC) from bone marrow and umbilical cord blood, human umbilical cord vein endothelial cells (HUVEC) and cells from the umbilical cord matrix tissue (Wharton’s jelly-cells = WJC) were included. All these potential feeder cells were tested mainly with respect to their possible clinical application. The parameters used were e.g. availability of the potential feeder cells, their distinction from HSC and other hematopoietic cells derived from these, the feeder cells’ survival in a clinically applicable culture media optimised for use with HSC, the activation of allogeneic T-cells and the support for HSC-expansion by the potential feeder cells. It could be shown that all potential feeder cell types might be used in a clinical setup. Hereby, their good support for expansion of hematopoietic progenitors is of paramount importance. Especially MSC and WJC supported the expansion of CAFC to a high extent. Additionally, WJC demonstrated potential for other cell therapeutic applications because of their easy isolation and high proliferation rates.