Analisi morfologica e dell’espressione genica dell’impianto di condrociti autologhi su membrana collagenica (MACI)

[Machine translation] Intro The implantation of autologous chondrocytes on a collagen membrane (MACI) is a tissue engineering technique for the treatment of full-thickness articular cartilage lesions. This method involves seeding cultivated chondrocytes on a type I/III collagen membrane, which is implanted in the chondral defect using only fibrin glue. Several authors have evaluated the biopsies of the regenerated using light microscopy methods. Few data have been obtained from the ultrastructural analysis and gene expression of MACI at a distance from the implant. The objective of the study was to evaluate the structural and molecular evolution of MACI. Materials and Methods The study was conducted on 3 biopsy samples, taken from 3 different patients after 2 years of follow-up. Biochemistry and gene expression techniques were used to define the cellular phenotype. For the biochemical evaluation, Fluorophore Assisted Carbohydrate Electrophoresis (FACE) was used, a technique that allows studying the composition of the individual disaccharide units of GAGs, molecules of the extracellular matrix. The analysis of gene expression was performed using Real Time PCR (RT-PCR), a method that highlights the activation of a specific gene during the different polymerization phases. The type I and II collagen gene have been studied for this purpose. Results FACE has demonstrated the presence of glycosaminoglycans with a pattern similar to hyaline cartilage tissue. QRT-PCR recorded the expression of the type II collagen gene in all samples. In only one case was there concomitant expression of the type I collagen gene. The histological analysis showed the formation of a hyaline-like tissue in all cases, with the presence of type II collagen, chondroitin sulfate and the formation of the tidemark. In only one sample, the concomitant positivity for type I collagen was noted, limited to the surface state. The reorganization of the collagenic fibrillar network and the clustered arrangement of the cellular elements were highlighted during the ultrastructural examination. Conclusions The study shows that the type I/III collagen membrane is an ideal support for the growth of chondroblasts which, once implanted in the chondral defect, form a tissue similar to hyaline cartilage.
Introduzione L'impianto di condrociti autologhi su membrana collagenica (MACI) è una tecnica di ingegneria tissutale per il trattamento delle lesioni cartilaginee articolari a tutto spessore. Tale metodica prevede la semina di condrociti coltivati su una membrana di collagene tipo I/III, la quale è impiantata nel difetto condrale utilizzando esclusivamente colla di fibrina. Diversi autori hanno valutato le biopsie dei rigenerati mediante metodiche di microscopia luce. Pochi dati sono stati ottenuti dall’analisi ultrastrutturale e dell’espressione genica del MACI a distanza dall’impianto. Obiettivo dello studio è stato valutare l’evoluzione strutturale e molecolare del MACI. Materiali e Metodi Lo studio è stato condotto su 3 campioni bioptici, prelevati da 3 differenti pazienti a 2 anni di follow-up. Per definire il fenotipo cellulare sono state utilizzate tecniche di biochimica e di espressione genica. Per la valutazione biochimica è stata utilizzata la Fluorophore Assisted Carbohydrate Electrophoresis (FACE), una tecnica che consente di studiare la composizione delle singole unità disaccaridiche dei GAGs, molecole della matrice extracellulare. L’analisi dell’espressione genica è stata eseguita mediante la Real Time PCR (RT-PCR), una metodica che evidenzia l’attivazione di uno specifico gene durante le diverse fasi di polimerizzazione. Sono stati studiati a tal fine il gene del collagene tipo I e II. Risultati La FACE ha dimostrato la presenza di glicosaminoglicani con un pattern simile ad un tessuto cartilagineo ialino. La QRT-PCR ha registrato l’espressione del gene collagene tipo II in tutti i campioni. In un solo caso vi era la concomitante espressione del gene collagene tipo I. L’analisi istologica ha mostrato la formazione di un tessuto simil ialino in tutti i casi, con presenza di collagene tipo II, condroitinsolfato e la formazione del tidemark. In un solo campione si è notato la concomitante positività per il collagene tipo I limitatamente allo stato superficiale. Sono state evidenziate all’esame ultrastrutturale la riorganizzazione del network fibrillare collagenico e la disposizione in cluster degli elementi cellulari. Conclusioni Lo studio dimostra che la membrana di collagene tipo I/III è un supporto ideale per la crescita di condroblasti i quali, una volta impiantati nel difetto condrale, formano un tessuto simile alla cartilagine ialina.