Dreidimensionale Nukleinsäurebeschichtungen als Lösungsweg für kompromittierte Knochenverhältnisse

Fragestellung: Insbesondere bei kompromittierten Knochenverhältnissen stellen osteoinduktiv beschichtete Implantatoberflächen zukünftig eine Bahnbrechende Indikationserweiterung dentaler Implantate dar. Der Nukleinsäuretransfer ermöglicht die verstärkte körpereigene Zellproduktion einzelner oder kombinierter Zytokine wie BMP-2 und TGF-Beta/IGF, ohne die Nachteile der direkten Applikation rekombinanter Proteine einzugehen. Problempunkte bioaktiver Oberflächen waren bisher die Stabilität und das Freisetzungsverhalten.

Methoden: Dieses konnte durch eine neuartige Beschichtungstechnik zur Integration der Nukleinsäure in PDLLA sowie zur gleichmäßigen Verteilung auf dreidimensionalen Oberflächen z.B. von zahnärztlichen Implantaten vollständig gelöst werden. Die Abriebrate lag in einer Vortestreihe bei 8% der Gesamtbeschichtung. Der Wechsel des CMV-Promotors auf Ubiquitin konnte die Transfektionseffizienz des Nukleinsäuretransfes nochmals steigern. In einer Minipigstudie (n=16) wurden in einem split-mouth design jeweils 6 Implantate im Oberkiefer inseriert, die mit den Nukleinsäuren BMP-2 und TGF-ß/IGF beschichtet waren. Kontrollgruppen auf der Gegenseite waren mit dem Reportergen Metridea Luciferase bzw. mit dem rekombinanten Protein BMP-2 beschichtet.

Ergebnisse: Die Auswertung des Interfaces bzw. der Einheilrate erfolgte nach 28 und 56 Tagen mittels µCT, Histologie, Immunhistochemie und PCR. Sämtliche Nucleinsäurebeschichtungen führten zu einer signifikant höheren Mineralisationsrate nach 28 und 56 Tagen (31,4%±4,8/64,5%±5,1) als die Kontrollen (22,9%±4,3/47,8%±8,4) (p<0,05), auch die Osseointegration war vor allem in der Plasmidtherapiegruppe TGF-ß/IGF fortgeschrittener. Am effektivsten erwies sich diese Kombination, da die langfristige Dimensionsstabilität des neuen Knochens höher als beim BMP-2 Plasmid war. Das rekombinante Protein führte zu einer schnellen Bildung neuer Knochenmasse, die aber nicht zu einer vermehrten Osseointegration führte.

Schlussfolgerungen: Die Ergebnisse dieser ersten Studie mit humanen, Nukleinsäure-beschichteten Implantaten zeigen einen signifikant positiven Effekt für diese Therapie auf die Knochenregeneration und Osseointegration. Es kommt hierbei lediglich zu einer transienten Integration ins Zellgenom, sodass einer späteren humanen Anwendung grundsätzlich nichts im Wege steht.