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Osteoarthritis-Forschung auf Zellebene

Osteoarthritis (OA) führt zu einer chronischen Verschlechterung des Gelenkknorpels. Forscher haben die Zelle untersucht, die hinter der Knorpelbildung steht, den Chondrozyten, um eine zielgerichtetere Therapie für die gängigste Ursache von körperlichen Beeinträchtigungen in Europa zu ermitteln.
Osteoarthritis-Forschung auf Zellebene
Da es nach wie vor keine nachhaltige Gesamttherapie für OA gibt, ist es erforderlich, die Proteine von Chondrozyten-Ionenkanälen (Channelome) sowie die Zellmembran, das Membranom und dessen Oberflächenkomponente, das Oberflächenprotein-Repertoire (Surfaceome), zu beleuchten. Die für die Funktion und das Überleben von Chondrozyten essenziellen korrelierenden Veränderungen in der Ionenkanalexpression und -funktion während der OA-Entwicklung könnten ein besseres Verständnis der Kontrollmechanismen und die Identifizierung von Biomarkern für die Erkrankung ermöglichen.

Die im Zuge des Projekts CHONDRION (Chondrocyte ion channel function and regulation in health and disease) verwendete Transkriptomik, Proteomik, Bioinformatik und Lebendzellen-Elektrophysiologie für eine bessere Charakterisierung des Membranoms von gesunden sowie osteoarthritischen Vorläuferzellen berücksichtigte die OA-Entwicklung.

Forscher optimierten Methoden zur Anreicherung von Zelloberflächenmolekülen und über eine modifizierte Technik zur Isolierung von Zelloberflächenproteinen wurden fast 80 % der identifizierten Proteine an der Oberfläche lokalisiert. Dies steht einer Quote von 30 % gegenüber, die andere Trennmethoden aufweisen. Die Datenerhebung ist noch im Gange und Analysen stellen die Identifizierung neuer Biomarker für die Entwicklung von OA-Erkrankungen in Aussicht.

Ein Vergleich der Expression von Ionenkanäle-Messenger-RNA bei erkrankten und gesunden Zellen führte zur Identifizierung von mehr als 100 Genen. Der auffälligste Unterschied wurde bei einem spezifischen kalziumabhängigen Kaliumkanal festgestellt und im Rahmen von CHONDRION wurde bestätigt, dass das Expressionsmuster auch auf Proteinebene ersichtlich wurde.

Zur Charakterisierung des elektrophysiologischen Unterschieds zwischen OA- und gesunden Chondroprogenitorzellen entwickelten die Forscher eine neue 3D-Dielektrophorese-Methode, die auf Populationsebene Informationen über die Membran- und Zytoplasmaleitfähigkeit liefert. Die Ergebnisse zeigten Unterschiede in der Zellreaktion und im Membranruhepotential nach Verabreichung eines Inhibitors und Aktivators, die in einem Ionenkanal identifiziert worden waren.

Es sollen Primärforschungsartikel über die Proteinexpression in Ionenkanälen und über das Membranom veröffentlicht werden. Das wichtigste Ergebnis von CHONDRION ist die Identifizierung neuer Plasmamembran-Biomarker für die Früherkennung und Beobachtung von entzündlichen Veränderungen bei einer Osteoarthritis. Die Entwicklung neuer Methoden für die Charakterisierung von Veränderungen bei erkrankten Chondrozyten kann für zukünftige Forschung genutzt werden.

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Schlüsselwörter

Osteoarthritis, Chondrozyt, Ionenkanal, Membranom, CHONDRION, Biomarker
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