Modellierung von Knorpeldegeneration : Ein systembiologischer und biomechanischer Ansatz

• Antragsteller: Dr. Michael Neidlin
• Fachliche Zuordnung: Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie ; Bioinformatik und Theoretische Biologie ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 387071423

Jeder sechste Mensch in den entwickelten Ländern ist von Gelenkkrankheiten betroffen. Osteoarthritis (Arthrose) ist die häufigste Gelenkerkrankung. Sie ist durch Abbau und Zerstörung des Gelenkknorpels gekennzeichnet. Starke Schmerzen, Bewegungseinschränkungen und eine Verringerung der Lebensqualität sind die Konsequenzen. Heutzutage wird die Krankheit mit Schmerzmitteln behandelt, die lediglich einen operativen Gelenkersatz verzögern und den Knorpelabbau nicht beeinflussen. Das Ziel des Projekts ist es, den Knorpelabbau zu verstehen und Wirkstoffe mit nachgewiesener in vitro Effektivität zu präsentieren.Um diese Aufgabe zu erfüllen wird ein multidisziplinärer und ganzheitlicher Ansatz gewählt, der Systembiologie und Biomechanik miteinander verbindet. Systembiologie wird für die Analyse von Knorpeldegenration sowie die Wirkung von Medikamenten auf der zellulären Ebene verwendet. Hierfür werden Hochdurchsatz-Screening-Methoden (Proteomik) und zelluläre Netzwerkmodelle in Kombination mit maschinellem Lernen verwendet. Die identifizierten Wirkstoffe werden mit einem in vitro Echtzeit-Monitoring-System im Hinblick auf die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Gelenkknorpels analysiert. Dabei findet eine Verlagerung der Untersuchung von der zellulären Ebene auf die Gewebebene statt. Anschließend werden die Messergebnisse mit Simulationsmodellen der Biomechanik quantitativ ausgewertet. Dadurch wird eine Verbindung zwischen den intra -und extrazellulären Mechanismen und den mechanischen Eigenschaften des Gelenkknorpels geschaffen.Die Studien dieses Projekts liefern neue und innovative Einsichten für die Osteoarthritisforschung. Es werden Behandlungsstrategien für eine Erkrankung mit großen medizinischen, ökonomischen und sozialen Auswirkungen entwickelt.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Griechenland
• Gastgeber: Leonidas Alexopoulos, Ph.D.