Charakterisierung der osteogenen und osteoklastogenen Biomarkerexpression ortsspezifischer Osteoblasten desselben Spenders im 3D-Chip-System: Ein Beitrag zur Identifizierung von Kandidatenmolekülen der Knochentransplantatkompetenz

• Antragstellerin: Privatdozentin Brigitte Altmann, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 397303329

In der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie gelten autologe Beckenkammtransplantate bei der Behandlung großer intraoraler Defekte aufgrund ihrer hohen Transplantatkompetenz gegenüber Knochentransplantaten anderer Körperregionen, wie beispielsweise des Alveolarknochens, als Goldstandard. Als möglicher Grund werden ortsspezifische Unterschiede zwischen dem Knochengewebe verschiedener anatomischer Regionen diskutiert. Auf zellulärem Niveau konnten dazu in eigenen Vorarbeiten funktionale Unterschiede zwischen Osteoblasten aus dem Alveolar- und Beckenkammknochen nachgewiesen werden. Erste Ergebnisse deuten auf eine ortsspezifische molekulare und phänotypische Heterogenität von Knochenzellen hin, jedoch besteht ein Forschungsbedarf zur Identifizierung von Molekülen die für eine verbesserte Transplantatkompetenz der Beckenkammtransplantate verantwortlich sind. Aus diesem Grund sollen im geplanten Forschungsprojekt erstmalig humane Osteoblasten aus dem Alveolar- und Beckenkammknochen desselben Spenders hinsichtlich ihrer molekularen Ausstattung in einem mikrochipbasierten 3D-Kultursystem charakterisiert werden. Die Nutzung eines 3D-Kultursystems im Rahmen des Projektes erlaubt die Identifikation ortsspezifischer Besonderheiten der Knochenzellen in einem organotypischen Modell. Die Morphogenese, Bildung knochenspezifischer Extrazellularmatrix und gewebespezifische Biomarkerexpression während der osteogenen Differenzierung in Richtung Osteozyt wird mittels Rasterelektronenmikroskopie, histologischen und immunhistochemischen Färbungen von HEMA-Schnitten und auf Gen- und Proteinxpressionsebene mittels Real-time PCR, Western blot und Immunhistochemie analysiert. In einem weiteren Ansatz wird dann die Expression osteoklastenmodulierender Signalmoleküle in Osteoblasten und Osteozyten beziehungsweise osteozytenähnlichen Zellen auf Gen- und Proteinexpressionsebene untersucht. Diese Strategie ermöglicht eine Aussage über mögliche Unterschiede in den molekularen Eigenschaften von Knochenzellen der Kiefer- und Beckenregion in Bezug auf ihr osteogenes und osteoklastogenes Potential, und kann damit auf zellulärem Niveau neue Erkenntnisse hinsichtlich der molekularen Grundlagen ortsspezifischer Eigenschaften des Knochengewebes liefern, sowie translational einen Beitrag zur klinischen Ausrichtung neuer biomaterialsbasierter Therapieansätze in der oralen Augmentationschirurgie leisten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Professorin Dr. Katja Nelson