Introduction: Cells from the perichondrium (perichondrocytes) are being investigated as an additional cell source for autologous cartilage reconstruction (e.g. 3D-bioprinting of ear constructs) in microtia patients. In this study, expanded microtic perichondrocytes (PC-M) in 2D- and 3D-cell cultures were analysed for their chondrogenic gene expression profile and compared to chondrocytes (CC-M) and healthy perichondrocytes (PC-H) to determine their chondrogenic potential.

Methods: PC-M, CC-M and PC-H were isolated by outgrowth culture or enzymatic digestion. Cells in passage 3 (2D) were used to form spheroids (25000 cells/spheroid) or to isolate the mRNA. The mRNA of the spheroids was isolated after 21 days. The mRNA was analysed using nCounter technology (Nanostring Inc.), which allows direct analysis of mRNA with fluorescently labelled oligonucleotides that specifically recognise the mRNA of certain genes. For this work, a specific gene panel (Nanostring Inc.) with 750 genes was used and analysed using n-Solver Analysis Software 4.0.

Results: PC-M showed a comparable gene expression profile with respect to chondrogenic genes such as SOX9 or different collagens (Col1A1, Col3A1, etc.) compared to PC-H and CC. Some genes such as COMP or HMGA2 were expressed on higher levels in PC-M. Collagen II (Col2A1) was not expressed by any cell type in 2D-culture, in 3D-cell culture all three cell types start to express Col2A1.

Discussion: Ex-vivo expanded P-CM express those chondrogenic genes that are necessary to produce cartilage matrix to the same extent as CC-M or PC-H and may represent an additional cell source for cartilage reconstruction. The gene expression profile analysed in this study can be used to determine the chondrogenic potential of isolated and expanded PC-M.

Einleitung: Zellen aus dem Perichondrium (Perichondrozyten) werden als zusätzliche Zellquelle für autologe Knorpelrekonstruktionen (z.B. 3D-Bioprinting von Ohrkonstrukten) bei Mikrotiepatienten untersucht. In dieser Studie wurden in 2D- und 3D Zellkulturen expandierte mikrotische Perichondrozyten (PC-M) bezüglich Ihres Expressionsprofils chondrogener Gene untersucht und mit jenem von Chondrozyten (CC-M) und gesunden Perichondrozyten (PC-H) verglichen um Ihr chondrogenes Potential festzustellen.

Methoden: PC-M, CC-M und PC-H wurden durch Auswuchskultur oder enzymatischen Verdau isoliert. Zellen in Passage 3 (2D) wurden zur Sphäroidbildung (25000 Zellen/Sphäroid) oder zur Isolierung der mRNA verwendet. Die mRNA der Sphäroide wurde nach 21 Tagen isoliert. Die mRNA wurde mit der nCounter-Technologie (Nanostring Inc.) analysiert, die eine direkte Analyse der mRNA mit fluoreszenzmarkierten Oligonukleotiden ermöglicht, die spezifisch die mRNA bestimmter Gene erkennen. Für diese Arbeit wurde ein spezifisches Genpanel (Nanostring Inc) mit 750 Genen verwendet und mittels n-Solver Analysis Software 4.0 analysiert.

Ergebnisse: PC-M zeigten im Vergleich zu PC-H und CC eine gleiche Expression chondrogener Gene wie SOX9 oder verschiedene Kollagene (Col1A1, Col3A1, etc.). Einige Gene wie COMP oder HMGA2 waren in PC-M stärker exprimiert. Kollagen II (Col2A1) wird in 2D-Kultur nicht exprimiert, in 3D-Zellkultur begannen alle 3 Zelltypen wieder Col2A1 zu exprimieren.

Diskussion: Ex-vivo expandierte P-CM exprimieren Gene, welche zur Produktion von Knorpel nötig sind, im gleichen Ausmaß wie CC-M bzw. PC-H und können eine zusätzliche Zellquelle darstellen. Das verwendete Genexpressionsprofil kann zur Feststellung des chondrogenen Potentials isolierter und expandierter PC-M genützt werden.

Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.