Molekularbiologie der Gewebehomöostase

Ein wichtiger Forschungsschwerpunkt unseres Lehrstuhls basiert auf einem besseren Verständnis der Gewebehomöostase. Wir untersuchen, inwieweit exogene, (bio-)chemische Signale die Funktionalität und Qualität des entstehenden Gewebes beeinflussen.

Neben der Einwirkung mechanischer Stimuli, die im Tissue Engineering durch geeignete Bioreaktoren erzeugt werden können, sind auch (bio-)chemische übertragbare Signale für die Funktionalität des Gewebes entscheidend. Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit der Erforschung der biologischen Wirkung verschiedener Wachstumsfaktoren und welche Rolle diese für den Erhalt und für die Regeneration von Geweben im erwachsenen Organismus spielen. Wachstumsfaktoren können sowohl die Neubildung von Gewebe als auch deren Regeneration nach Verletzungen beschleunigen. Aus diesem Grund nehmen wir gezielt Modifikationen an diesen Faktoren vor, um sie zielgerichtet für therapeutische Zwecke einzusetzen.  

Muskuloskelettale Gewebehomöostase

Für die Applikation lokal wirkender Proteine besteht nach Anwendung im Körper unter anderem das Problem, dass diese durch Diffusionsprozesse kontinuierlich von ihrem Wirkort entfernt werden. Daher müssen in der Regel unphysiologisch hohe Dosen appliziert werden, was wiederum zu schwerwiegenden Nebenwirkungen führen kann. Aus diesem Grund wurden Varianten eines die Knochenbildung induzierenden Wachstumsfaktors (BMP-2) entwickelt, welche kovalent und spezifisch an bestimmte Oberflächenstrukturen gekoppelt werden können.

Die Anbindung des durch bio-orthogonale Markierung modifizierten Wachstumsfaktors erfolgt mithilfe der sogenannten „Click-Chemie“, die eine gerichtete, kovalente Kopplung an geeignete Trägerstrukturen zulässt. Erste Tierversuche haben bereits die Anwendbarkeit dieser Proteinvarianten belegt. Dies lässt den Schluss zu, dass in Zukunft sichere, in der Orthopädie einsetzbare Medizinprodukte hergestellt werden können, mit denen zum Beispiel Knochenfrakturen in kritischer Größe therapierbar wären. 

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