Plastizität von Osteoblasten in Zebrafisch Knochenreparatur

• Applicant: Professor Dr. Gilbert Weidinger
• Subject Area: Developmental Biology
• Term: from 2012 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 209752158

Fische und Salamander haben die erstaunliche Fähigkeit, Gliedmaßen nach Amputation vollständig zu regenerieren. Auch die knöchernen Strukturen werden komplett wiederhergestellt. Während Heilung von Knochenverletzungen auch bei Säugern vorkommt, können Defekte, die eine bestimmte Größe überschreiten, nicht repariert werden. Die zellulären und molekularen Grundlagen der Kno-chenregeneration in Gliedmaßen sind unvollständig verstanden und es ist unklar, inwiefern sich diese von den Mechanismen der Knochenreparatur unterscheiden. Wir haben entdeckt, dass Knochen in der regenerierenden Zebrafischflosse von differenzierten Knochenvorläuferzellen (Osteoblasten) gebildet wird, die de-differenzieren und Richtung Amputationsebene wandern, wo sie Teil der Vorläuferzellen des Blastems werden. Obwohl die Zellen de-differenzieren, werden sie nicht multipotent, sondern bilden ausschließlich Osteoblasten im regenerierenden Gewebe. Diese Ergebnisse sind überraschend, da in Säugern angenommen wird, dass Knochenschäden von undifferenzierten Stamm- und Vorläuferzellen repariert werden. Deshalb wollen wir in diesem Projekt testen, ob Osteoblasten Dedif-ferenzierung im Zebrafisch nur im Kontext der Flossenregeneration vorkommt, oder ob reife Osteo-blasten auch an der Reparatur von Knochenschäden beteiligt sind. Darüber hinaus werden wir fragen, ob derartige Osteoblastenplastizität in allen Knochentypen (den Lepidotrichia der Flosse, den derma-len Knochen des Schädels und den endochondralen Knochen) vorkommt. Wir werden neuartige me-chanische Knochenläsionsmodelle etablieren, die Reparatur solcher Schäden in adulten Fischen cha-rakterisieren und mithilfe von transgenen Fischlinien, die als Reporter des Osteoblasten Differenzie-rungsstatus dienen, testen, ob Osteoblasten in Antwort auf Knochenschäden dedifferenzieren. Des-weitern werden wir neue transgene Linien etablieren, um mit Cre-lox vermitteltem genetischem lineage tracing zu testen, ob differenzierte Osteoblasten Vorläufer von heilendem Knochen sind. Unsere Ergebnisse werden neuartige Erkenntnisse liefern über die zellulären Mechanismen der Knochenrepa-ratur in Wirbeltieren und Einblick in die Unterschiede zwischen Reparatur und Regeneration.

• DFG Programme: Research Grants