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ExCarBon

Forschergruppe ExCarBon

Osteoarthrose (OA) ist eine altersbedingte und/oder posttraumatische multifaktorielle, langsam voranschreitende und primär nicht-entzündliche degenerative Erkrankung der synovialen Gelenke, welche langfristig eine irreversible Zerstörung der Gelenke zur Folge hat. Obwohl OA die häufigste muskuloskelettale Pathologie darstellt und weltweit erhebliche gesundheitliche und soziale Probleme zur Folge hat, ist die genaue Ätiologie der Erkrankung weiterhin ungeklärt. Altersbedingte Abnutzung, Überbeanspruchung, Fehlstellungen der Gelenke, genetische Veranlagung und metabolische Probleme (Übergewicht, Immunreaktionen, Diabetes) spielen ebenfalls eine wichtige Rolle bei der Entstehung der OA. Die OA-Pathophysiologie kann das gesamte Gelenk, also den Gelenksknorpel, den subchondralen Knochen, die Bänder und Sehnen sowie die Synovialmembran und die Gelenkskapsel betreffen. OA der Hüft- und Kniegelenke verursachen die größte Belastung der Bevölkerung, da Schmerzen und Steifheit in diesen Gelenken meistens zu erheblichen Behinderungen und Arbeits- und Lebenseinschränkungen führt, welche am Ende einen operativen
Austausch der Gelenke mit einer künstlichen Endoprothese erfordern. Eine Schlüsselstellung in der OA-Pathogenese nimmt die mechanische Überbelastung der Gelenke ein, bedingt durch exzessiven aberranten oder auch physiologisch normalen mechanischen Stress auf ursprünglich gesunden oder bereits pathologisch  beeinträchtigten artikulären Knorpel, Knochen oder Ligamente.


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Hier setzt die DFG-Forschergruppe „ExCarBon“ (Exploring articular cartilage and subchondral bone degeneration and regeneration in osteoarthritis) an, deren Thema die Analyse der Degenerations- und Regenerationsprozesse des artikulären Knorpels und des subchondral Knochens in der OA- Pathogenese ist. Das prinzipielle Ziel der Forschergruppe ist die Aufklärung mechanosensitiver Wege, über die eine mechanische Störung zu pathologisch veränderten knorpeligen und knöchernen Geweben führt, was von hoher Wichtigkeit für unser Verständnis der Krankheit ist. Weiterhin sollen zellbasierte regenerative Strategien eine passende mechanische Konditionierung und ein Tissue-engineering basiertes Konstruktdesign für eine erfolgreiche Wiederherstellung der Gelenksfunktionen einbeziehen.


Struktur Excarbon

Die Forschergruppe wird sich mit den strukturellen und molekularen regulatorischen Einzelheiten der Gelenksphysiologie und –pathophysiologie beschäftigen. Es sollen spezifische Moleküle, die die Mechanosensitivität der Knorpel- und Knochenzellen und deren zelluläre Antworten modulieren, identifiziert sowie gemeinsame Nenner der Knorpel- und subchondralen Knochenzerstörung und -regeneContactration gefunden werden. Dazu werden zur Translation der Forschungsergebnisse verschiedene präklinische Tiermodelle etabliert, die spätere klinische Applikationen erleichtern.

Excarbon Synergien

Dieser Fokus erfordert einen synergistischen klinischen und prä-klinischen Forschungsansatz, die Anwendung eines diversen methodologischen Repertoires aus den Gebieten der Medizin, der Lebens- und Materialwissenschaften sowie den
Einsatz verschiedener in vivo und in vitro Modelle. Die Kombination der Expertise aus vielen unterschiedlichen Gebieten wie der Orthopädie und Unfallchirurgie, der Molekular- und Zellbiologie, Chemie und Biochemie, Physik und dem Tissue-engineering in einem interdisziplinären Ansatz ist eine wichtige Voraussetzung
für den Erfolg des Konsortiums. Die Zusammensetzung des Konsortiums spiegelt diese multidisziplinäre Natur wieder, da alle beteiligten Gruppen hoch spezialisiert sind mit Bezug auf das muskuloskelettale System und die Knorpel- und Knochenforschung, kombiniert mit einem tiefgreifenden Wissen der maßgeblichen fundamentalen Moleküle, die Knorpel- und Knochenphysiologie und  Pathophysiologie beeinflussen. Alle Projektleiter weisen eine exzellente Publikationsleistung im Bereich der muskuloskelettalen Forschung auf und sind in der nationalen und internationalen Forschungsgesellschaft wohlbekannt. Ein weiterer Vorteil ist die enge Kooperation von Grundlagenwissenschaftlern und Chirurgen womit eine effektive Kombination experimenteller und klinischer Expertise möglich ist, welche imperativ für eine schnelle Translation der Ergebnisse in die klinische Routine ist.

Die Originalität und der Mehrwert dieser Forschergruppe spiegeln sich in der konzertierten Anstrengung wieder, molekulare Mechanismen der Pathophysiologie der artikulären Knorpel und subchondralen Knochenmatrix aufzudecken. Es gibt einen gemeinsamen Fokus der Gruppe auf die molekularen Komponenten biomechanischer und neuronaler Prozesse, welche essentiell für die Knorpel- und Knochenhomöostase sind. Das Konsortium verwendet innovative Strategien und ein konvergierendes Methodenarsenal um zu verstehen, wie diese Komponenten interagieren und ihre Aktionen orchestrieren, sowohl in gesunden als auch erkrankten Knorpel und subchondralen Knochen. Es werden zwei fundamentale Aspekte der Knorpel- und Knochenbiologie kombiniert: Gewebezerstörung und Geweberegeneration.


Consortium Excarbon

Konsortiumsstruktur: Die Forschungsgruppe besteht aus 7 Teilprojekten, die sich auf die Bearbeitung von zwei Forschungsschwerpunkten des Gelenks fokussieren: ArtikulärerKnorpel und subchondraler Knochen. Die verschiedenen Farbtöne der Teilprojekte (TPs) markieren ihre Zugehörigkeit zu jeweils einem der drei  Forschungs-Cluster.


Excarbon Consortium

Die Forschergruppe wird zunächst für 3 Jahre von der DFG finanziell gefördert und beinhaltet ein Gesamt-Finanzvolumen von ca. 2.500.000,- €. Sprecherin der Forschergruppe ist Prof. Dr. Susanne Grässel, Lehrstuhl für Orthopädie,  Experimentelle Orthopädie, Universität Regensburg. Beteiligte Arbeitsgruppen und Projektleiter sind Dr. Zsuzsa Jenei-Lanzl aus der Orthopädie und Prof. Peter Angele aus der Unfallchirurgie, beide an der Universität Regensburg lokalisiert. Aus München sind ebenfalls 3 Arbeitsgruppen beteiligt, PD Dr. Attila Aszodi (stellvertretender Sprecher) aus der Unfallchirurgie der LMU; Prof. Dr. Hauke Clausen-Schaumann von
der Münchener Universität der angewandten Wissenschaften und Prof. Dr. Arndt Schilling aus der Klinik für Plastische Chirurgie und Handchirurgie, Technische Universität, München. Vervollständigt wird die Gruppe von Prof. Dr. Wiltrud Richter
aus dem Lehrstuhl für Orthopädie, Zentrum für Experimentelle Orthopädie am Universitätsklinikum Heidelberg und Prof. Dr. Andrea Vortkamp aus dem Lehrstuhl für Entwicklungsbiologie der Universität Duisburg-Essen.


Kontakt

Web: https://www.excarbon.com

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Experimentelle Orthopädie
Prof. Dr. Susanne Grässel

Zentrum für Medizinische Biotechnologie

Prof. Dr. Susanne Grässel

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