Verständnis und Gestaltung der Knochenregeneration durch zelluläre metabolische Anpassung in Immun- und Stromazellen (P13)

• Fachliche Zuordnung: Medizininformatik und medizinische Bioinformatik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 427826188

Nach einer Fraktur müssen alle beteiligten Zellen mit einer plötzlichen Veränderung der Nährstoff- und Sauerstoffversorgung zurechtkommen: Alle mesenchymalen Zellen sowie lokale und rekrutierte Immunzellen müssen schnell eine metabolische Umprogrammierung durchlaufen, um für die nötigen Schritte der Knochenregeneration die benötigte Energie verfügbar zu haben. In der ersten Förderperiode konnten wir spezifische Unterschiede in den Stoffwechselprofilen bei schneller und verzögerter Heilung feststellen. Eine Schlüsselrolle bei der erfolgreichen Heilung scheint eine koordinierte Entzündungsreaktion und die Anpassung im zentrale Kohlenstoffstoffwechsel zu spielen. Wir beobachteten einen schnellen Anstieg der Expression von pro-inflammatorischen / glykolytischen Stoffwechselprozessen, gefolgt von einer Osteoklastendifferenzierung in der Nähe der Kortex. Parallel scheinen Veränderungen im Knochenmark bei den Monozyten eng mit T-Zell-Reaktionen verbunden zu sein, die mit der Heilungskinetik zusammenhängen. Für die zweite Förderperiode stellen wir die Hypothese auf, dass eine räumlich-zeitliche Analyse der molekularen und metabolischen Reprogrammierung von Immun- und Stromazellen ermöglichen wird, ortsspezifische Kommunikationswege zu identifizieren, die für eine erfolgreiche Knochenheilung verantwortlich sind (bzw. deren Ausbleiben bei Verzögerungen), und die als Angriffspunkte für therapeutische Ansätze dienen können.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche
• Teilprojekt zu: SFB 1444: Gezielte zelluläre Selbstorganisation zur Förderung der Knochenregeneration
• Antragstellende Institution: Gemeinsam FU Berlin und HU Berlin durch:; Charité - Universitätsmedizin Berlin
• Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter: Professor Dr.-Ing. Georg Duda; Professorin Dr. Birgit Sawitzki