Detailseite
Projekt
Biologie und Wirkungsgrundlagen der Signalfaktoren BMP2, TGF-beta3, Smad8 L+MH2
Antragstellerin
Professorin Dr. Andrea Hoffmann
Fachliche Zuordnung
Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
Biomaterialien
Biomaterialien
Förderung
Förderung von 2015 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 251503496
Teilprojekt 1 (TP1) beschäftigt sich mit drei Signalfaktoren, die für die Forschergruppe zentrale Bedeutung haben: Bone Morphogenetic Protein-2 (BMP-2), Transforming Growth Factor (TGF)-beta und Smad8 L+MH2 (molekularbiologisch erzeugte Variante eines Transkriptionsfaktors, welcher eine innovative Komponente im Bereich der bioaktiven Faktoren darstellt). Hauptziel ist es in der zweiten Förderperiode, auf die biologischen Wirkmechanismen des unkonventionellen Faktors Smad8 L+MH2 zu fokussieren. Weiterhin wird TP1 zusammen mit TP2 rekombinante Proteine zur Modifikation von Implantaten erzeugen und charakterisieren. TP1 widmet sich somit den zeitlichen und räumlichen Aspekten einer gradierten Freisetzung für biologische Faktoren, erarbeitet die Strategien ihrer Quantifizierung und trägt dazu bei, die zeitlich und räumlich koordinierte Freisetzung durch Rückkopplung insbesondere mit TP3 bis TP5 zu optimieren. Für in vitro-Experimente werden humane MSCs aus Knochenmark eingesetzt, ergänzend in besonderen Fällen die Zelllinie C3H10T½. Um die Aktivierung von Smad8 und die sehnenzell-induzierende Wirkung von Smad8 L+MH2 in Kombination mit BMP2 besser zu verstehen, werden Zellen lentiviral modifiziert und ihre Differenzierung in vitro sowie in ektopischen Implantationen in vivo untersucht. Weiterhin werden lösliche und sekretierte Proteine u. a. der Extrazellulärmatrix zur Charakterisierung des Aktivierungsweges dieses Transkriptionsfaktors eingesetzt. Die sehnenzell-bildende Kapazität zusätzlicher Transkriptionsfaktoren wird anhand der Aktivierung eines Tenomodulin-Promotor-Luciferasekonstrukts evaluiert. Transkriptionsfaktoren mit einer sehnenbildenden Potenz werden anschließend kombiniert, um eine optimale Sehnenbildungseffizienz zu erzielen. Weiterhin werden in der ersten Förderperiode identifizierte miRNAs genauer charakterisiert, welche für die Sehnenzellbildung bedeutsam sein könnten. Ein neues AP dient der weiteren Abklärung von Proteininteraktionen mit einer gezielt ausgewählten, kurzen Domäne (lediglich 39 Aminosäuren) von Smad1, welche in der hier relevanten Smad8-Variante jedoch fehlt. Ergänzend werden Protein-Protein-Interaktionen zwischen Smad8 und Smad1 beleuchtet (alle AP1-1). In AP1-2 erfolgt in enger Kooperation mit TP2 die weitere Klonierung und Anwendung einer zellgängigen, löslichen Smad8 L+MH2-Variante mit Proteintransduktionsdomäne (PTD) sowie die Herstellung von BMP-2-Varianten für eine gezielte Fluoreszenzmarkierung bzw. optimierte Interaktion mit der extrazellulären Matrix. Biologisch-funktionelle Aktivitätsbestimmungen aller rekombinanten Proteine mittels Reportergen-Analysen runden die Charakterisierung der Proteine und Proteinvarianten ab. In AP1-3 finden künftig fokussierte Untersuchungen zur Zytokompatibilität und Induktion der Differenzierung von humanen Knochenmark-MSCs durch Implantatvarianten statt.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
