Charakterisierung von Knorpelzellen im Kniegelenk durch segmentale Massen- und Einzelzell-RNA-Sequenzierung

Knorpelzellen, sogenannte Chondrozyten, spielen eine Schlüsselrolle bei der Entstehung von Kniearthrose (KOA), einer Krankheit, die mehr als ein Drittel der Menschen über 65 Jahren betrifft und derzeit weltweit über 100 Millionen Menschen belastet. Ein wichtiger Meilenstein zum Verständnis und zur Bekämpfung der KOA – und ein langjähriges Problem in der präklinischen Forschung – ist daher die Gewinnung der sehr seltenen Chondrozyten aus dem murinen Kniegelenk und die Analyse ihrer Genexpressionssignatur.

Durch eine neue Strategie, murine Oberschenkel in drei verschiedene Segmente zu schneiden, isolierten wir Chondrozyten aus dem Gewebe (Charité – Universitätsmedizin Berlin) und analysierten sie durch Verbindung von moderner mathematischer Biologie (Zuse Institut Berlin, ZIB) und modernster Hochdurchsatz-Einzelzell-Technologie (DRFZ). Dabei konnten wir Gene bestimmen, die für die Knorpelentwicklung, das Knochenwachstum, die Organisation der extrazellulären Matrix und andere Prozesse der Gelenkentwicklung wichtig sind.

Die Zugänglichkeit dieser Methode für die präklinische Forschung eröffnet neue Möglichkeiten zur Untersuchung von Schlüsselfragen in Bezug auf Krankheiten: molekulare Faktoren, phänotypische Veränderungen, Wirkstoff-Targeting und -Wechselwirkungen, Pathogenese und therapeutische Ziele. Die Forschenden werden auch in Zukunft zusammenarbeiten, um weitere neuartige Techniken zu entwickeln, um tiefere Einblicke in den Krankheitsverlauf von KOA zu gewinnen.