Pitzer-Labor für Athroseforschung

Grundlegendes Ziel des Pitzer-Labors Arthroseforschung ist es, die zellulären und molekularen Ursachen der Arthrose zu entschlüsseln, um so Wege zur Regeneration der betroffenen Gelenke zu finden. Konkret soll die Steuerung des Knorpelhaushalts so manipuliert werden, dass in betroffenen Gelenken langfristig wieder Knorpel aufgebaut wird. Dazu wird ein molekulares Verständnis der Biologie von Chondrozyten, den knorpelbildenden Zellen, im Gelenkknorpel und der mit ihnen in Wechselwirkung stehenden Gewebe und Zellen erarbeitet. Auf dieser Grundlage sollen Wege gefunden werden, um entweder aus Vorläuferzellen neue Chondrozyten im Gelenk zu bilden oder vorhandene Chondrozyten so umzuprogrammieren, dass sie wieder verstärkt zum Knorpelerhalt und zur Knorpelbildung beitragen.

Um die Biologie von Chondrozyten besser zu verstehen, haben wir zunächst Methoden zur schonenden Gewinnung und Untersuchung von Zellen aus Knorpel und dem darunterliegenden Knochen etabliert und verbessert. So können wir nun mit der Mikrodissektion-Lasertechnik einzelne Zellen aus Gewebeschnitten isolieren und die Genexpression dieser Zellen analysieren. Zusätzlich haben wir drei-dimensionale Zellkulturen menschlicher Chondrozyten von Arthrose-Patienten und gesunden Spendern optimiert, beispielweise simulieren wir mit Sauerstoffarmut gelenknahe Bedingungen. In Mäusen und Hamstern haben wir verschiedene Tiermodelle der Arthrose, entweder durch Gelenkverletzungen ausgelöst oder altersassoziiert, etabliert.

Als im Feld der Arthroseforschung ungewöhnliches Charakteristikum verfügt unsere Arbeitsgruppe über besondere Expertise im Bereich der Entwicklung und Steuerung von Zellen des Immunsystems. So konnten wir zentrale Botenstoffe und Transkriptionsfaktoren identifizieren, die T‑Lymphozyten hin zu unterschiedlichen Subtypen ausdifferenzieren. Weiterhin konnten wir reife T‑Zellen in neue, stabile Subtypen mit zusätzlichen Funktionen umprogrammieren. Zudem wiesen wir bei T‑Zellen ein durch einen Schlüssel-Transkriptionsfaktor kontrolliertes individuelles Gedächtnis für die Produktionsmenge einzelner Botenstoffe des Immunsystems, sog. Zytokine, nach. Ausgehend von unseren Kenntnissen über unterschiedlich gereifte Zellpopulationen des Immunsystems und deren Programmierbarkeit verfolgen wir nun u.a. die grundlegende zellbiologische Hypothese, dass es prinzipiell ähnliche Subtypen und Differenzierungsprogramme auch bei Chondrozyten gibt. Letztendliches Ziel ist es, am Knorpelabbau bei Arthrose beteiligte Zellen so umzuprogrammieren, dass diese wieder zum Knorpelerhalt beitragen und langfristig tragenden Knorpel im Gelenk aufbauen.

Hierzu verfolgen wir derzeit insbesondere zwei Forschungsschwerpunkte:

Identifizierung molekularer Auslöser der Arthrose und Überprüfung ihrer Eignung als therapeutische Zielstrukturen

Rolle mechanischer Signale zur Steuerung des Knochen- und Blutgefäßwachstums

Gruppenleiter
Univ. Prof. Dr. rer. nat. Max Löhning

Wissenschaftler
Dr. Ping Shen
Dr. Philippe Saikali
Dr. Tobias Brunner

Doktoranden
Nayar Alejandro Durán Hernández
Jelizaveta Fadejeva
Yujie Dai
Xiaohui Liu
Xu Liang
Shilei Wu

Technische Assistenz
Peihua Wu
Vivien Holecska

Eicke Latz, Gerhard Krönke, Mir-Farzin Mashreghi, Ahmed Hegazy, Chiara Romagnani, Andreas Diefenbach, Carsten Perka, Tobias Winkler, Matthias Pumberger

Tilman Grune, DIfE, Potsdam

Frank Zaucke, Frankfurt/Main; Bent Brachvogel, Köln; Ralf Kühn, MDC, Berlin; Thomas Höfer, Heidelberg; Karl Lang, Essen; Philipp Lang, Düsseldorf

Tonia Vincent, Oxford, UK; Daniel Pinschewer, Basel, Switzerland; Charles Dinarello, Denver, CO, USA; Jeff Zhu, NIH-NIAID, Bethesda, MD, USA