Identification of novel treatment options for osteoarthritis

Center for Regenerative Medicine

Description

Die Arthrose ist schon jetzt die häufigste Erkrankung des Bewegungsapparates in der westlichen Welt. Ihre Inzidenz steigt mit dem Alter und korreliert mit wohlbekannten Prädispositionsfaktoren wie Übergewicht und die insbesondere mit dem Freizeitsport assoziierte Überlastung des Stützapparates. Es ist daher damit zu rechnen, dass aufgrund der zu erwartenden Veränderung der Altersstruktur der Bevölkerung die Bedeutung der Arthrose als volkswirtschaftlich und gesundheitspolitisch relevanter Faktor weiter zunimmt. Die Arthrose beginnt oft mit der mechanischen Schädigung des artikulären Knorpels. Da Knorpelgewebe aneural ist, bleibt diese meist unbemerkt, sodass durch weitere Beanspruchung des Gelenkes auch ursprünglich nicht-geschädigte Gewebebereiche überlastet werden. Das Fehlen von Blutgefäßen verhindert zudem Regeneration oder Reparatur. Eine mittlerweile etablierte Methode zur Behandlung von Knorpeldefekten ist die Transplantation von Zellen mit knorpelspezifischer Syntheseleistung um Regeneration zu ermöglichen und damit die progrediente Gelenksdegeneration zu verhindern. Als Zellquellen stehen prinzipiell adulte Knorpelzellen oder Stammzellen, die chondrogenes Differenzierungpotential besitzen, zu Verfügung. Die Identifikation und Charakterisierung der am besten geeigneten Zellquelle sowie deren methodische Erschließung (Re-Differenzierung) sind in Bezug auf Arthrose-Prävention und Behandlung entscheidend. Im Rahmen dieses Projektes werden aus dem Fruchtwasser isolierte Stammzellen (amniotic fluid stem cells, AFS) sowie adulte Knorpelzellen charakterisiert sowie deren Eignung als Zelltypen für die Transplantation bestimmt. AFS sind besonders vielversprechend, da sie lagerungsfähig sind, hohes Proliferationspotential besitzen und multipotente Differenzierungscharakteristika aufweisen. Vorläufige Ergebnisse deuten darauf hin, dass für Letztere der mTOR-Signalweg (mammalian target of rapamycin) entscheidend ist. Dieser ist ein Hauptregulator von Zellmetabolismus und Differenzierung, durch dessen gezielte Manipulation die Differenzierung und damit die Ausprägung des chondrozytären Phänotyps forciert werden kann. Dieser Mechanismus könnte auch dazu genutzt werden die Zellqualität von adulten, durch Expansion teilweise dedifferenzierten Knorpelzellen zu verbessern. Im Zuge des Projektes wird die Rolle des mTOR-Signalweges bei der in vitro Zelldifferenzierung untersucht und die Vielfalt von Steuerungsmöglichkeiten in Bezug auf deren Effekt auf den chondrozytären Phänotyp evaluiert. Parallel dazu wird die mTOR-Aktivität in aus humanen osteoarthritischen Gelenken isolierten Knorpelproben bestimmt um eine mögliche Korrelation mit histologischen („Staging“) und molekularbiologischen Parametern zu ermöglichen. Weiters soll die Eignung der Zellquellen in einem humanen artikulären Knorpelexplant-System getestet werden. Ziel dieses Projektes ist die Identifikation neuer Zellquellen und Differenzierungsprotokolle für die Konditionierung funktioneller Knorpelzellen für die intraartikuläre Transplantation und Regeneration von Knorpeldefekten.

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