Die systemische Skeletterkrankung Osteoporose definiert eine Reduktion der Knochenmasse und geht mit einem ausgeprägten Mikrostrukturverlust des Knochengewebes einher. Die laut WHO zu den zehn häufigsten zählenden Erkrankungen weltweit, wurde in Studien mit der Expression spezifischer microRNAs (miRNAs) in Verbindung gebracht. Die Identifizierung differentiell regulierter miRNAs in den an der Knochenhomöostase beteiligten Zellen ist in jüngster Zeit von großem wissenschaftlichen Interesse und in Bezug auf den Knochenstoffwechsel noch nicht ausreichend erforscht.
Diese Arbeit beschäftigte sich zunächst mit der Identifizierung von spezifischen miRNAs, welche durch Translationshemmung einen potentiellen Einfluss auf die Zellen der Knochenhomöostase nehmen. In Serum, Knochengewebe, Osteoblasten und Osteoklasten von osteoporotischen Patienten konnte eine übereinstimmende Überexpression der miR-21, miR-24, miR-93 und miR-100 festgestellt werden, die zudem eine direkte Korrelation zu gemessenen Knochedichtemessungen zeigte und in erhöhter Menge unabhängig vom Geschlecht exprimiert wird. Anhand der gemessenen Expressionsmengen konnte eine ergänzende Einteilung in die Krankheitsvorstufe der Osteopenie als auch in die manifeste Form der Osteoporose getroffen werden. Es konnte somit eine Korrelation zwischen hochregulierten miRNA Expressionsniveaus und erhöhtem Skelettbruchrisiko bei Patienten mit Osteoporose aufgezeigt werden, die eine ergänzende Säule diagnostischer und klassifizierender Möglichkeiten bildet. Die Identifizierung differentiell regulierter miRNAs in den an der Knochenhomöostase beteiligten Zellen ist von großem wissenschaftlichen Interesse und bietet die Möglichkeit zur Entwicklung neuer diagnostischer und therapeutischer Ansätze. In unserer Studie konnten wir spezifisch regulierte miRNAs in den beteiligten Zellen identifizieren, die bei osteoporotischen Patienten im Vergleich zu nicht-osteoporotischen Patienten differenziell reguliert waren.
Da der Einfluss der genannten miRNAs positiver oder negativen Natur in Bezug auf die Proliferation und Differenzierung von Knochenzellen besonders in Hinblick auf das Krankheitsbild der Osteoporose unzureichend erforscht ist, wurde in in vitro Zellkulturexperimenten versucht durch Manipulation der miRNA-Expressionslevel Einfluss auf entscheidende osteogenen Schlüsselgene zu nehmen und einen innovativen Therapieansatz der Osteoporose zu generieren. Signifikant hohe Konzentrationen der miR-100 und miR-148a, die mit der Osteoporose korrelieren, präsentierten sich als geeignete Kandidaten zur Inhibition mittels komplementärer miRNAs. Die Inhibition konnte dann durch die Etablierung eines geeigneten Lipotransfektionsverfahrens verwirklicht werden. So genannte AntagomiRs zählen zu der neuen Klasse von chemisch synthetisierten Oligonukleotiden, die genutzt werden, um die zelleigene microRNA-Moleküle stillzulegen und Einflüsse auf osteogene Zielgene zu offenbaren. Durch die Expressionsunterdrückung mittels antagomiR-100 und antagomiR-148a-Applikation konnte keine zelluläre Toxizität nachgewiesen werden. Die miR-100 Inhibition zeichnete sich durch eine Induktion osteogener Genexpressionen, die für die Osteoblastogenese eine entscheidende Rolle spielen, aus. Die Zytotoxizität wurde über Alamar Blue und MTT überwacht.
Die von uns identifizierten und hochregulierten miRNAs haben das Potential, als neue Biomarker für Osteoporose zu dienen sowie eine erhebliche Rolle in der Vermeidung von osteoporoseassoziierten Frakturen zu spielen. Konsequenterweise sind weitere experimentelle Studien erforderlich, um die Diagnostik und Klassifizierung auf Basis von miRNA-Profilen im klinischen Setting durchzuführen. Weitere experimentelle In-vitro-Studien und Ko-Kulturen sind notwendig um die antagomiR Transfektionssicherheit für die prospektive in vivo Anwendung adäquat zu beurteilen. Diese Studie zeigt insgesamt jedoch deutlich, dass das miRNA-Profil von Osteoporotikern offenkundig verändert ist im Vergleich zum gesunden Kontrollkollektiv und präsentiert einen innovativen Denkanstoß in der zukünftigen Diagnostik und Therapie des Knochenschwundes.
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Die systemische Skeletterkrankung Osteoporose definiert eine Reduktion der Knochenmasse und geht mit einem ausgeprägten Mikrostrukturverlust des Knochengewebes einher. Die laut WHO zu den zehn häufigsten zählenden Erkrankungen weltweit, wurde in Studien mit der Expression spezifischer microRNAs (miRNAs) in Verbindung gebracht. Die Identifizierung differentiell regulierter miRNAs in den an der Knochenhomöostase beteiligten Zellen ist in jüngster Zeit von großem wissenschaftlichen Interesse und in...
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