Herstellung von humanen induzierten pluripotenten Stammzellen

• Antragsteller: Professor Dr. Arne Hansen
• Fachliche Zuordnung: Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 517063424

Im Rahmen der klinischen Forschungsgruppe ProBone ("Precision Medicine for Early-Onset Low Bone Mineral Density Disorders") wird dieses Zentralprojekt (CP1) humane induzierte pluripotente Stammzellen (hiPSC) etablieren, welche für molekulare Studien genetischer Varianten, die zu früh-manifester Reduktion der Knochenmineraldichte (KMD) führen, genutzt werden sollen. Da hiPSCs in den letzten Jahren als wichtiges humanes in vitro Modell für die biomedizinischenForschung etaliert werden konnten, ermöglicht CP1 eine entscheidende Erweiterung des Präzisionsmedizin-Ansatzes, der in den verschiedenen ProBone-Projekten verfolgt wird. Im ersten Arbeitspaket wird CP1 eine Biobank mit primären Urinzellen (primary urinary cells, PUCs) von Patienten mit früh-manifester KMD-Reduktion aufbauen. PUCs von bestimmten Patienten dieser Biobank, die für die jeweiligen ProBone-Projekte relevant sind, werden durch mittels Sendai-Virus vermittelter Transduktion von Reprogrammierungsfaktoren zu hiPSCs reprogrammiert. Im zweiten Arbeitspaket wird CP1 die Protokolle für die Differenzierung von Osteoblasten optimieren, um den Maßstab zu vergrößern, sowie entsprechende Protokolle für Chondroblasten und Osteoklasten als relevante osteogene Zielzelltypen zur Untersuchung von Krankheitsmechanismen zu etablieren. Als ergänzende 3D-Assay-Formate wird CP1 mikrophysiologische und organoide Knochenmodelle auf der Grundlage veröffentlichter Protokolle und zukünftiger Fortschritte auf diesem Gebiet etablieren. Im dritten Arbeitspaket werden BMD-Genvarianten in den Patienten abgeleiteten hiPSCs-Linien durch CRISPR/Cas9-Technologie korrigiert, um zelllinienspezifische isogene Kontrollen zu etablieren. Grundlage für diese Arbeitspakete ist eine gut etablierte Plattform für hiPSC- und CRIPSR/Cas9-Technologien im Institut für Experimentelle Toxikologie und Pharmakologie. Die isogenen hiPSC-Linien, Differenzierungsprotokolle für osteogene Zelltypen und 3D-Modelle werden mit den jeweiligen ProBone-Projekten geteilt und an diese weitergegeben, um hiermit das Verständnis von Krankheitsmechanismen zu verbessern und gezielte Behandlungskonzepte zu entwickeln. Insgesamt wird dieses zentrale Projekt eine humane In-vitro-Plattform zur Untersuchung von Erkrankungen mit früh-manifester KMD-Reduktion als Ergänzung zu bestehenden Tiermodellen etablieren.

• DFG-Verfahren: Klinische Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: KFO 5029: Präzisionsmedizin bei Erkrankungen mit früh-manifester Reduktion der Knochenmineraldichte