Aufklärung der Signalgebung bei der osteogenen bzw. adipogenen Reprogrammierung - Schaltstellen für Knochenaufbau bzw. Fettabbau im Skelett

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Erkrankungen wie Osteoporose aber auch Fettleibigkeit führen zur Abnahme der Knochendichte, erhöhtem Frakturrisiko und zur Verfettung des Knochenmarks. Wir haben gezeigt, dass Knochenvorläuferzellen (Osteoblastenvorläufer) trotz Expression spezifischer Differenzierungsmarker in Fettzellen (Adipozyten) umprogrammiert werden können. Auch die gegenläufige Transdifferenzierung von adipogen determinierten Zellen in Osteoblasten wurde erreicht, was sogar eine Rekrutierung von Adipozyten für die Knochenbildung in Aussicht stellt. Globale Genexpressionsanalysen und ein eigens entwickelter bioinformatischer Algorithmus lieferten mögliche Schaltstellen der Umprogrammierung. Ein vielversprechender Kandidat ist FGF1 (Fibroblast growth factor 1), dessen funktionelle Relevanz während der Reprogrammierung nachgewiesen wurde. Nun sollen die nachgeschaltete, rezeptorspezifische Signalweiterleitung dieses Faktors aber auch Signalwege und Protein-Interaktionen weiterer Kandidaten, z. B. Mitglieder der G-Protein- und IGF (Insulin-like growth factor)-Signalgebung bzw. auch Proteine unbekannter Funktion, untersucht werden. Die gewonnenen Erkenntnisse liefern neue Ansätze zur Behandlung von skelettalen Erkrankungen, bei denen Osteogenese gefördert Adipogenese aber gleichzeitig gehemmt werden soll. Zudem ergeben sich Aufschlüsse für eine verbesserte ex vivo-Differenzierung beim Tissue Engineering von Knochen- und Fettgewebe in der regenerativen Medizin.