Warum Mäusen bei Knochenmarktransplantationen wenig zu viel ist

(27.11.2019) Eine soeben publizierte Mengenempfehlung der Vetmeduni Vienna für die Übertragung von Blutstammzellen illustriert anschaulich, in welchen Bereichen ForscherInnen arbeiten, um neue Erkenntnisse zu gewinnen.

Im konkreten Fall geht es um in das Knochenmark von Mäusen injizierte kleinste Flüssigkeitsmengen: Die ForscherInnen empfehlen für die Knochenmarktransplantation bei Labormäusen statt der bisher international üblichen 10 bis 40 µl ein Injektionsvolumen von maximal 3 µl bei gleichzeitig möglichst hoher Zellkonzentration.


Übertragung von Blutstammzellen bei Mäusen: Die Tibia als Transplantationsort und die spätere Konzentration der übertragenen Zellen in der Lunge
Entgegen bisherigen Studienergebnissen konnte nun eine Forschungsgruppe um Thomas Rülicke - Leiter des Instituts für Labortierkunde an der Vetmeduni Vienna -, das auch im Rahmen des Ludwig Boltzmann Instituts für Hämatologie und Onkologie der Medizinischen Universität Wien forscht, zeigen, dass selbst die bisher empfohlenen, winzigen Flüssigkeitsmengen für die Transplantation von Stammzellen bei Mäusen deutlich zu hoch sind.

Dazu Rülicke: „Unsere Versuche haben gezeigt, dass selbst bei einem Injektionsvolumen von 10 µl ein Großteil der injizierten Zellen unmittelbar aus der Knochenmarkshöhle in den Blutkreislauf übergeht und in der Lunge der Tiere nachgewiesen werden kann.“

Die Qualität und nicht die Menge macht‘s

Eine systematische Untersuchung bei mehreren Mauslinien mit unterschiedlicher Körpergröße ergab, dass das Injektionsvolumen der kritische Faktor für den Austritt injizierter Zellen aus der Markhöhle ist und nicht die absolute Anzahl an übertragenen Zellen.

„Um die Tiere möglichst wenig zu belasten und gleichzeitig wertvolle Stammzellen zu sparen, empfehlen wir deshalb für die Knochenmarktransplantation bei der Labormaus ein Injektionsvolumen von maximal 3 µl mit möglichst hoher Zellkonzentration“, so Rülicke.

Große Zellverluste bei Transplantation über die Schwanzvene

Die neue Mengenempfehlung ist auch deshalb wichtig, da die experimentelle Übertragung von Blutstammzellen bei Labormäusen noch immer meist durch Injektion in die Schwanzvene erfolgt.

Um ihren Platz im Knochenmark einzunehmen, ein Prozess der als „homing“ bezeichnet wird, müssen die Zellen zuerst die Lunge passieren, um anschließend in den Blutkreislauf des Körpers zu gelangen.

Der Großteil der transplantierten Zellen wird dabei bereits in der Lunge und anschließend auch in anderen Organen zurückgehalten, sodass nur eine geringe Anzahl ihr Ziel erreicht.

Weniger als 3 Millionstel Liter als neuer Gold-Standard

Die Transplantation der Zellen direkt ins Knochenmark hilft diesen Verlust zu vermeiden. Allerdings ist diese Methode bei der Maus nicht einfach und nur mit sehr geringem Injektionsvolumen durchführbar.

Die Vorteile der direkten Übertragung in die Markhöhle von Ober- und Unterschenkelknochen der Maus wurden in der Fachliteratur mehrfach belegt.

Die dabei verwendeten Injektionsvolumina variieren sehr stark zwischen 10 bis 40 µl – winzig kleine Flüssigkeitsmengen, ist µl doch die Maßzahl für Mikroliter, das ist ein Tausendstel eines Milliliters oder ein Millionstel eines Liters.

Publikation

Der Artikel „Capacity of the medullary cavity of tibia and femur for intra-bone marrow transplantation in mice“ von Dieter Fink, Ulrike Pfeiffenberger, Tina Bernthaler, Sophie Schober, Kerstin E. Thonhauser und Thomas Rülicke wurde in PLOS ONE veröffentlicht.


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