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FP7

BONEMIMIC Ergebnis in Kürze

Project ID: 329389
Gefördert unter: FP7-PEOPLE
Land: Schweiz

Ein in vitro-Modell für Knochen

Der Anstieg der alternden Bevölkerung bringt eine steigende Inzidenz von Knochenbrüchen infolge von Osteoporose mit sich. Die Mechanismen der Knochenphysiologie zu verstehen ist für fortschrittliche Therapien bei Osteoporose von zentraler Bedeutung. 
Ein in vitro-Modell für Knochen
Die Knochen sind ein dynamisches Gewebe, das durch die koordinierte Kommunikation zwischen Osteoblasten (Ob) und Osteoklasten (Oc) kontinuierliche Bildung und Resorption erfährt. Mechanische Belastungen sind ein wichtiger Modulator der Knochenarchitektur und Zeltphysiologie und spielen eine wichtige Rolle bei der Homöostase von Knochengewebe. Zwar gibt es viele In-vitro-Modelle aus Ob/Oc-Co-Kulturen für Biomaterialtests, über die Zell-Kommunikation in diesem System unter mechanischer Stimulation ist nur wenig bekannt.

Um neue bioaktive Komponenten für die Therapie von Osteoporose zu testen, entwickelten die Wissenschaftler des Projekts BONEMIMIC (3D tissue-engineered model of bone adaptation) ein System zur In-vitro-Simulation des Prozesses des normalen Knochenumbaus. Dieses System umfasste ein Gerüst mit mesenchymalen Stammzellen oder Monozyten, die ausgelöst werden konnten, um in Ob- und Oc-Zellen zu differenzieren. Umfangreiche Anstrengungen widmeten sich der Optimierung der Zellkultur, der Differenzierungsbedingungen im Bioreaktor und der 3D-Umgebung, die den natürlichen Knochen nachahmt.

Um die mechanische Belastung der Knochen zu rekapitulieren, legten die Forscher eine Fluid-Schubspannung im Kultursystem an und analysierten anschließende Genexpressionsmuster und die Gewebehistologie. Sie beobachteten, dass Zellantwort, Knochenmineralablagerung und Reaktion auf mechanische Reize wesentlich von der 3D-Struktur der Gerüste abhingen. Das Gerüst bestand aus biokompatiblem künstlichem Knochengewebe (EBT), das eine mineralisierte Matrix enthielt und die Zelladhäsion und -differenzierung unterstützte.

Nach der erfolgreichen Einrichtung des In-vitro-Knochenkultursystems planen die Forscher, es für das Testen von verschiedenen Arzneimitteln für die Osteoporose-Therapie anzuwenden. Das System bietet ein zuverlässiges Modell für den physiologischen Knochenanpassungsprozess und wird sich für Pilotstudien zur Arzneimittelsicherheit und -wirksamkeit als nützlich erweisen.

Für die pharmazeutische Industrie würde die Umsetzung des BONEMIMIC-Systems ein In-vitro-Wirkstoffscreening mit hoher Durchsatzrate ergeben und weniger Tierversuchen bedeuten. Aus klinischer Sicht würde die strenge Prüfung von Arzneimitteln für Knochendefekte sicherere und wirksamere Behandlungen sicherstellen.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

Knochen, Osteoporose, Osteoblasten, Osteoklasten, Gerüst, mineralisierte Matrix, Wirkstoff-Screening 
Datensatznummer: 190524 / Zuletzt geändert am: 2016-11-10
Bereich: Biologie, Medizin
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