Wirkmechanismen mesenchymaler Stromazellen bei der Sehnenheilung des Pferdes: Tenogene Matrix-Remodellierung bei fortgeschrittenen Sehnenerkrankungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Behandlung equiner Sehnenerkrankungen mit multipotenten mesenchymalen Stromazellen (MSC) zeigte bislang sehr vielversprechende Ergebnisse bei akuten Erkrankungen, jedoch weniger Erfolg bei chronischen Erkrankungen, welche mit substantiellen Veränderungen der extrazellulären Matrix der Sehnen einhergehen. MSC sind in der Lage, Matrix-remodellierende Enzyme und Matrixbestandteile zu synthetisieren und freizusetzen, was die Wiederherstellung gesunder und funktioneller Sehnenmatrix unterstützen könnte. Allerdings fehlten Kenntnisse dazu, ob die veränderte Sehnenmatrix bei chronischen Erkrankungen die funktionellen Eigenschaften der MSC beeinträchtigt und somit potentiell die Matrix-modulatorische Potenz der MSC einschränkt. In diesem Projekt wurde ein neues Zellkulturmodell etabliert, welches auf Sehnenmatrix- Scaffolds basiert, die aus natürlicherweise chronisch erkrankten equinen Sehnen gewonnen wurden. Experimente in diesem Modell zeigten, dass zwar die tenogene Differenzierung in der erkrankten Sehnenmatrix im Vergleich zu gesunder Sehnenmatrix nicht maßgeblich beeinträchtigt ist, dass jedoch die Expression Matrix-modulierender Enzyme und von Kollagenen verringert ist, was die Wirksamkeit der MSC bei chronischen Sehnenerkrankungen einschränken könnte. Hinsichtlich des Cross-Talk zwischen Matrix- und tenogenen Signalwegen konnten wir zeigen, dass Inhibition des ROCK Signalweges den TGF-b3- induzierten smad2/3 Signalweg und damit die tenogene Differenzierung verstärkt. Darüber hinaus identifizierten wir die smad2/3 Linker Phosphorylierung als Cross-Talk Mechanismus zwischen Matrix- und TGF-b3 Signalwegen. Nicht zuletzt weisen erste Daten darauf hin, dass ROCK Inhibition und Präkonditionierung der MSC auf Kollagen Substrat eine Strategie zur Verbesserung der Matrix-modulierenden Eigenschaften von MSC sein könnten. Die Ergebnisse des Projekts erweitern unser Wissen zu MSC Wirkungsweisen in erkrankter Umgebung und zeigen mögliche Therapieregime für die MSC-basierte Therapie chronischer Sehnenerkrankungen auf.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Wirkungsweisen mesenchymaler Stromazellen in der Sehne Invited presentation, Boehringer Expert Meeting, Wiesbaden, DE
Burk J.
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Effect of rho/ROCK inhibition on early TGF-β-induced tenogenesis in mesenchymal stromal cells Poster presentation, DVG Tagung Fachgruppe Pferdekrankheiten, online, 2020 Poster prize winner (3rd)
M. Melzer, S. Schubert, B. Huber, S. Roth & J. Burk
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Mesenchymal stromal cells: What they are and how they act Keynote presentation, DVG Tagung Fachgruppe Pferdekrankheiten, online, 2020
Burk J.
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Characterization of native tendon scaffolds as in vitro model for chronic tendon disease Short oral presentation, TERMIS-EU, online, 2021
Doll C.U., Niebert S. & Burk J.
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Matrix remodelling by mesenchymal stromal cells: A mode of action in chronic tendon disease? Oral presentation, DVG Tagung Fachgruppe Physiologie und Biochemie, Giessen, DE, 2021
Doll C.U., Niebert S. & Burk J.
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Mesenchymal Stromal Cells Adapt to Chronic Tendon Disease Environment with an Initial Reduction in Matrix Remodeling. International Journal of Molecular Sciences, 22(23), 12798.
Doll, Carla U.; Niebert, Sabine & Burk, Janina
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Rho/ROCK Inhibition Promotes TGF-β3-Induced Tenogenic Differentiation in Mesenchymal Stromal Cells. Stem Cells International, 2021, 1-11.
Melzer, Michaela; Schubert, Susanna; Müller, Simon Franz; Geyer, Joachim; Hagen, Alina; Niebert, Sabine & Burk, Janina
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TGF-β3-induced tenogenic differentiation is improved by ROCK inhibition Oral presentation, DVG Tagung Fachgruppe Physiologie und Biochemie, Giessen, DE, 2021
Melzer M., Schubert S., Mueller S., Niebert S. & Burk J.
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Characterization of Equine Chronic Tendon Lesions in Low- and High-Field Magnetic Resonance Imaging. Veterinary Sciences, 9(6), 297.
Doll, Carla Ulrike; von Pueckler, Kerstin; Offhaus, Julia; Berner, Dagmar & Burk, Janina
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Effects of chronic tendon disease on multipotent mesenchymal stromal cells Poster presentation, DVG Tagung Fachgruppe Pferdekrankheiten, Berlin, DE, 2022
Doll C.U., Niebert S. & Burk J.
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MSC in Tendon and Joint Disease: The Context-Sensitive Link Between Targets and Therapeutic Mechanisms. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 10.
Roth, Susanne Pauline; Burk, Janina; Brehm, Walter & Troillet, Antonia
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Rho/ROCK inhibition promotes TGF-β3-induced tenogenic differentiation Poster presentation, TERMIS-EU, Krakow, PL, 2022
Melzer M., Niebert S. & Burk J.
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The mesenchymal stromal cell response to (patho)physiological tendon microenvironments Invited presentation, Final Achilles Consortium Conference, Dublin/ hybrid, IR, 2022
Burk J.
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Influence of Rho/ROCK inhibitor Y-27632 on proliferation of equine mesenchymal stromal cells. Frontiers in Veterinary Science, 10.
Melzer, Michaela; Burk, Janina; Guest, Deborah J. & Dudhia, Jayesh
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TGF-β3- and rho/ROCK signaling interaction in tenogenic differentiation Poster presentation, ISCT conference, Paris, FR, 2023
Melzer M., Niebert S. & Burk J.
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Differential Smad2/3 linker phosphorylation is a crosstalk mechanism of Rho/ROCK and canonical TGF-β3 signaling in tenogenic differentiation. Scientific Reports, 14(1).
Melzer, Michaela; Niebert, Sabine; Heimann, Manuela; Ullm, Franziska; Pompe, Tilo; Scheiner-Bobis, Georgios & Burk, Janina
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Enhancement of ultrafiltration-based depletion of extracellular vesicles from equine platelet lysate Poster presentation, DVG Tagung Fachgruppe Physiologie und Biochemie, Hannover, DE, 2024
Ramesova A., Kau-Strebinger S., Hagen A. & Burk J.
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Optimized ultrafiltration-based depletion of extracellular vesicles from cell culture supplements increases metabolic activity and viability of equine adipose-derived mesenchymal stem cells Poster presentation, TERMIS World Congress, Seattle, US, 2024
Ramesova A., Kau-Strebinger S., Hagen A. & Burk J.
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Preconditioning of multipotent mesenchymal stromal cells for treatment of chronic tendon lesions Oral presentation, DVG Tagung Fachgruppe Physiologie und Biochemie, Hannover, DE, 2024
Losacker C., Niebert S., Rummel C. & Burk J.
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Ultrafiltration-based depletion of extracellular vesicles from equine platelet lysate Poster presentation, Joint Annual Meeting of ASEV and CzeSEV, Vienna, AT, 2024
Ramesova A., Kau-Strebinger S. & Burk J.
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Modes of action of mesenchymal stromal cells are context-sensitive- How could we proceed to context-adapted therapies? Keynote presentation, TERMIS-EU, Freiburg, DE, 2025
Burk J.
