SFB 1444:  Gezielte zelluläre Selbstorganisation zur Förderung der Knochenregeneration

Fachliche Zuordnung Medizin
Förderung Förderung seit 2021
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 427826188
 

Projektbeschreibung

Der SFB 1444 konzentriert sich auf das Erforschen der Grundprinzipien der zellulären Selbstorganisation, die den Start der endogenen Knochenregeneration charakterisieren. Verletzungen und degenerative Erkrankungen des Bewegungsapparats übertreffen in ihrer Häufigkeit und in ihrer wirtschaftlichen Bedeutung für die Gesellschaft alle anderen chronischen Erkrankungen wie zum Beispiel Herz-Kreislauferkrankungen oder Krebs. Im SFB 1444 fokussieren wir auf die bemerkenswerte Regenerationsfähigkeit des Knochens, der seine strukturelle Integrität und Funktionalität durch ein fein balanciertes, dynamisches Zusammenspiel verschiedener biomechanischer, zellulärer und molekularer Faktoren wiederherstellen kann. Im Gegensatz zu fast allen anderen Geweben kann Knochen selbst nach schweren Verletzungen ohne Narbenbildung heilen, was ihn zu einem idealen Modellsystem für die Untersuchung endogener Regenerationskaskaden macht. In der ersten Förderperiode wurden durch den SFB Schlüsselmechanismen der Knochenheilung identifiziert wie eine fein-balancierte Entzündungsreaktion, eine mechano-biologische Steuerung der Gewebeformation und Organisation, eine schnelle Adaptation der metabolischen Kommunikation aller Zellen im Frakturbereich und das enge Wechselspiel dieser drei Mechanismen während einer erfolgreichen, zellulären Selbstorganisation. Ein Grundverständnis dieser Mechanismen und ihrer Wechselwirkungen im gesunden, ob jung oder alt, erscheint essentiell für ein Verständnis möglicher therapeutischer Ansätze, wie personalisierter Behandlungsstrategien von verzögerten Heilungen oder Non-Unions. Aufbauend auf den bisherigen Erkenntnissen möchten wir nun in der zweiten Förderperiode untersuchen, wie unter beeinträchtigten Bedingungen wie einer übermäßigen Entzündungsantwort, einer verminderter Mechanosensorik oder bei gestörtem Stoffwechsel diese grundlegenden Mechanismen der Regeneration und ihr Wechselspiel verändert werden. Die übergreifende Hypothese des SFB 1444 ist, dass die frühe Phase der Knochenregeneration bereits den langfristigen Heilungserfolg definiert. Um besser die zellulären Wechselwirkungen entschlüsseln zu können, ergänzen wir in der zweiten Förderphase unsere Kompetenzen im Bereich räumliche Transkriptomik, Einzelzellanalyse und biotechnologischer Modellsysteme, um die räumliche und zeitliche Dynamik der zellulären Interaktionen entschlüsseln zu können, die für eine effektive Knochenheilung entscheidend sind. Wir entwickeln Lösungsansätze für die zunehmende Anzahl an Patienten mit komplexeren Erkrankungen, die eine Fraktur erleiden (Übergewicht, immuno-aged oder metabolische Erkrankungen). Unser multidisziplinärer Ansatz legt die Basis für weitere, personalisierte Therapieansätze und Patientenstratifikationen bei der Versorgung von verzögerter Heilung oder Non-unions, für die es bisher keine Lösungsansätze so gibt.
DFG-Verfahren Sonderforschungsbereiche

Laufende Projekte

Abgeschlossene Projekte

Antragstellende Institution Gemeinsam FU Berlin und HU Berlin durch:
Charité - Universitätsmedizin Berlin
Beteiligte Hochschule Freie Universität Berlin
Beteiligte Institution Deutsches Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke (DIfE); Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC); Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung
Wissenschaftspark Potsdam-Golm; Zuse-Institut Berlin (ZIB)
Sprecher Professor Dr.-Ing. Georg Duda