Abteilung für Knochen- und Skelettforschung

Das Vertebratenskelett übernimmt verschiedene wichtige Funktionen; es ist essentieller Bestandteil des muskuloskelettalen Systems und ermöglicht uns die aufrechte Gangart, es schützt innere Organe und dient als Kalzium- und Phosphatspeicher und neuerdings wurde sogar gezeigt, dass es auch als endokrines Organ fungiert.

Während der Embryonalentwicklung werden die späteren Knochen in ihrer zukünftigen Form und Größe als Knorpelmatrizen angelegt. Diese Knorpelmatrizen müssen dann in späteren Stadien der Entwicklung in Knochen umgewandelt werden. Dieser Prozess wird als endochondrale Ossifizierung bezeichnet. Dies erfordert zum einen den geregelten Ablauf der Differenzierung von Knorpelzellen, und zum anderen eine Kommunikation derselben mit dem umliegenden Gewebe um so die Differenzierung und weitere Maturierung der knochenbildenden Zellen, den Osteoblasten, zu koordinieren. Störungen dieser Prozesse können sich auf das Längenwachstum bzw. die Stabilität des Knochens auswirken. Die Schwerpunkte unserer Forschung liegen u.a. darin, die komplexen Funktionen des kanonischen Wnt-Signalweges in den unterschiedlichen Prozessen, wie Osteoblastendifferenzierung und deren Reifung, Knorpelzelldifferenzierung und Reifung, Bildung des trabekulären Knochens und der synovialen Gelenke während der embryonalen Entwicklung des Vertebratenskeletts, zu entschlüsseln. Unsere bisherige Forschung hat bereits entscheidende Erkenntnisse hinsichtlich der Rolle des kanonischen Wnt-Signalweges für die Differenzierung von Chondrozyten, Osteoblasten und Gelenksvorläuferzellen geliefert.

In der Zukunft wollen wir vor allem die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen aufdecken. Von den Forschungsergebnissen erwarten wir uns u.a. Impulse die für gezielte Differenzierung von Vorläuferzellen in bestimmte Zelltypen, wie z.B. Osteoblasten. Des Weiteren wird z.Z. davon ausgegangen, dass es eventuell möglich ist, durch gezielte Modulation dieses Signalweges auch degenerative Knochenveränderungen, wie z.B. Osteoporose, positiv zu beeinflussen. Dies geht vor allem auf die Beobachtung zurück, dass genetische Veränderungen (Mutationen) im LRP5 Gen, welches für einen humanen Wnt-Korezeptor kodiert, zum Verlust von Knochenmasse führen. Unsere eigenen Untersuchungen und die anderer Labore zur Funktion des kanonischen Wnt-Signalwegs während der Embryonalentwicklung weisen jedoch darauf hin, dass die Funktion des kanonischen Signalweges sehr komplex ist und dass eine Aktivierung des Signalweges u.a. je nach Differenzierungsstatus der Zellen zu unterschiedlichen Endergebnissen führt. Dies könnte u. U. auch von der Signalstärke abhängen, wobei letzteres noch nicht gesichert ist. Das bedeutet jedoch, dass es wichtig ist, die genauen Funktionen des kanonischen Wnt-Signalweges in den verschiedenen Zelltypen zu entschlüsseln, um zu analysieren, ob eine unterschiedlich starke Aktivierung des Signalweges differentielle Effekte hat.