Räumlich-zeitliche Regulierung von angiogenen Sprossungsmustern in regenerativen Prozessen

• Antragstellerin: Dr. Julia Mehl
• Fachliche Zuordnung: Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 567025345

Der Gefäßumbau und die Reorganisation der extrazellulären Matrix (ECM) sind von grundlegender Bedeutung für die Geweberegeneration, wobei die Knochenheilung aufgrund ihrer einzigartigen Fähigkeit, ohne Narbenbildung zu heilen, ein hervorragendes Modell für die Untersuchung dieser Prozesse darstellt. Das Verständnis der Dynamik zwischen ECM und Angiogenese ist entscheidend für ein besseres Verständnis von Regenerationsprozessen. Im Rahmen dieses Projekts, das am Tissue Microfabrication Lab der Boston University und am Harvard Wyss Institute durchgeführt wird, soll eine biomimetische in vitro-Plattform entwickelt werden, um die wechselseitigen Interaktionen zwischen der Gefäßdynamik und der ECM zu untersuchen. Das Projekt ist in drei komplementäre Arbeitspakete unterteilt. In Arbeitspaket 1 werden vaskuläre Netzwerke in verschiedenen Reifungsstadien mit Hilfe einer mikrofluidischen Plattform in Kombination mit modifizierten Fibroblasten etabliert, die eine Modulation der VEGF- und ANGPT1-Expression erlauben. Dieser Ansatz ermöglicht eine präzise Kontrolle der Gefäßentwicklung und reproduziert effektiv die verschiedenen Gradienten der Gefäßreife, die in den frühen Stadien der Knochenheilung beobachtet werden. In Arbeitspaket 2 soll untersucht werden, wie die Zusammensetzung der ECM die Entwicklung und den Umbau von Gefäßen beeinflusst. Zu diesem Zweck wird ein CRISPR-Aktivierungssystem verwendet, um Fibroblasten zu generieren, die in der Lage sind, unterschiedliche ECM-Profile zu produzieren. Dies ermöglicht präzise und kontrollierte Untersuchungen der Auswirkungen spezifischer ECM-Zusammensetzungen auf die Gefäßentwicklung und Netzwerkbildung. In Arbeitspaket 3 werden Chondrozyten in prävaskularisierte Netzwerke integriert, um den Übergang zur Chondrogenese zu modellieren, einem kritischen Schritt in der narbenfreien Knochenheilung. Durch die Untersuchung, wie Chondrozyten den ECM-Umbau vorantreiben und den Gefäßumbau beeinflussen, wird dieses Arbeitspaket wichtige in vivo Prozesse nachbilden und wertvolle Einblicke in das komplexe Zusammenspiel zwischen ECM-Dynamik, Gefäßumbau und Chondrogenese liefern. In diesem Projekt werden modernste mikrofluidische und synthetisch-biologische Werkzeuge eingesetzt, um die dynamischen Interaktionen zwischen Gefäßsystem, ECM und Chondrozyten zu entschlüsseln. Die gewonnenen Erkenntnisse können zur Entwicklung neuartiger Regenerationsstrategien für die Knochenheilung und zu breiteren Anwendungen bei mit der Angiogenese zusammenhängenden Krankheiten wie Arthritis und Krebs führen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Christopher Chen