Navigation von Osteoblasten auf Knochen

• Antragsteller: Philipp Mayer-Kuckuk, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 276075520

Knochenbildung bei Wachstum oder Remodellierung hängt von der Fähigkeit der Osteoblasten ab, zu den spezifischen Stellen der Knochenbildung zu wandern. Daraus ergibt sich eine grundlegende Frage: Wie navigieren Osteoblasten zur richtigen Position im Knochenraum? Es ist bekannt, dass sie sich durch Interaktion mit Integrinen in die extrazellulare Matrix einbinden. Außerdem sind sie bekanntermaßen in der Lage, sich durch Chemotaxis zu bewegen. Es ist indessen unwahrscheinlich, dass die Chemotaxis alleine die nötige Navigation erlaubt, dafür ist insbesondere die Spezifität der bekannten Chemoattraktoren zu gering. Daher lautet die zugrundeliegende Hypothese, dass es sich hier um ein Zusammenspiel von biophysikalischen und zellularen Signalen handelt, das den Osteoblasten die Koordinaten für ihre Navigation liefert. Wir haben vor, das Bewegungsverhalten von primären Osteoblasten auf der Ebene einzelner Zellen in Echtzeit zu untersuchen. Für Ziel 1 legen wir die Annahme zugrunde, das die Oberflächenstrukturen des Knochens grundlegende Ortungssignale für Osteoblasten bieten. Für Ziel 2 prüfen wir die Annahme, dass Mehrfachinteraktionen zwischen Osteoblasten und weiteren Zelltypen zusätzliche Navigationskoordinaten liefern. Ziel 3 soll klären, ob richtungsgebundene, örtliche Flüssigkeitsströme als Wegweiser dienen. Insgesamt erwarten wir, dass diese drei Forschungsansätze Go-/Stop-Signale identifizieren, die Osteoblasten für die Navigation verwenden. Die Ergebnisse können als Grundlage für weiterführende Studien zu den Transduktionswegen dienen, welche diese Signale weiterleiten. Langfristig bietet dieser Forschungsansatz weitreichende Möglichkeiten zum Erkenntnisgewinn im Bereich der muskuloskeletalen Forschung. Diese können zu Anwendungen wie etwa Knochenersatz oder Therapien für stoffwechselbedingte oder maligne Knochenkrankheiten hinführen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Rainer Burgkart