Die Knochenregeneration wird als Blaupause für die narbenlose Heilung verstanden. Welche Faktoren und Mechanismen dabei von Bedeutung sind, wie diese zusammenspielen und wie sie sich während des Alterns verändern, untersucht jetzt der neue Sonderforschungsbereich (SFB) „Gesteuerte zelluläre Selbstorganisation zur Verbesserung der Knochenregeneration - Directed Cellular Self-Organisation for Advancing Bone Regeneration“, der von der Charité – Universitätsmedizin Berlin getragen wird. Die Erkenntnisse sollen dazu beitragen, eine Regeneration bis ins hohe Alter zu ermöglichen. Das Verbundprojekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) zunächst für vier Jahre mit mehr als 12 Millionen Euro gefördert. Projektstart ist der 1. Januar 2021.
Knochen ist eines der wenigen Gewebe, das zu narbenloser Heilung und damit kompletter Wiederherstellung von Struktur und Funktion fähig ist. Damit ist Knochen auch ein ideales Modellsystem, um generelle Prinzipien körpereigener Heilung und zellulärer Selbstorganisation zu verstehen. Während diese Heilungsprozesse bei jungen und gesunden Personen grundsätzlich gut funktionieren, verändern sich diese Abläufe bei älteren oder vorerkrankten Personen: Mit zunehmendem Alter, Mangel an Bewegung, chronischen Entzündungen, metabolischen Erkrankungen kommt es zu einer Veränderung der Knochenheilung . Grundsätzlich werden jedoch alle diese Patienten ähnlich versorgt, obwohl das Heilungspotential zwischen diesen Gruppen stark variieren kann. Ein tiefergehendes Verständnis der Veränderungen körpereigener Heilungsprozesse aufgrund des Alterns, metabolischer Erkrankungen oder veränderter Immunantwort („Immunoaging“) fehlt weitestgehend. Ein solches Verständnis ist aber Voraussetzung für eine individuelle Behandlung dieser Patientinnen und Patienten.
Ziel des neuen SFB 1444 „Directed Cellular Self-Organisation for Advancing Bone Regeneration“ – ist es, die grundlegenden Mechanismen, die zum Erfolg (bzw. zum Scheitern) körpereigener Regenerationsprozesse führen – am Beispiel der Knochenregeneration – zu entschlüsseln.Das Verbundprojekt bringt führende Wissenschaftler aus Grundlagenforschung und Klinik der Charité sowie des Berlin Institute of Health (BIH), des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft, der Freien Universität Berlin, des Zuse-Instituts Berlin (ZIB) sowie des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung und des Deutschen Instituts für Ernährungsforschung in Potsdam zusammen. Insgesamt kooperieren 28 WissenschaftlerInnen in 16 Projekten. Sprecher des Forschungsverbundes ist Prof. Dr.-Ing. Georg N. Duda, Direktor des Julius Wolff Instituts für Biomechanik und Muskuloskeletale Regeneration und BIH-Chair für Engineering Regenerative Therapies. Stellvertretender Sprecher ist Prof. Dr. Hans-Dieter Volk, Direktor des Instituts für Medizinische Immunologie und Sprecher des Regenerativen Schwerpunktes an BIH und Charité (BCRT).
„Der Beginn der Heilung ist für den langfristigen Erfolg ausschlaggebend“, erläutert Georg Duda. „Wenn die Heilung zu Beginn entgleist, wird dies immer auch dazu führen, dass sie sich verzögert oder ganz ausbleibt. Zentral für eine erfolgreiche Heilung ist eine gut kontrollierte Immunantwort, eine ausreichende Versorgung sowie eine gut strukturierte Gewebegrundsubstanz.“ Bisher wurden diese drei Aspekte – Entzündung, Metabolismus und Mechanik – nur einzeln betrachtet. Der neue SFB soll zu einem besseren Verständnis der beteiligten Mechanismen und ihres koordinierten Zusammenspiels beitragen. So soll entschlüsselt werden, wie die Wechselwirkungen kontrolliert und reguliert werden und wie sie sich während normaler Alterungsprozesse anpassen können, damit Regeneration bis ins hohe Alter möglich bleibt.
„Unser langfristiges Ziel ist es, die Wechselwirkungen zwischen Entzündung, Metabolismus und Mechanik so zu steuern, dass körpereigene Regeneration selbst in schwierigen Heilungssituationen ermöglicht wird“, ergänzt Privatdozentin Dr. Katharina Schmidt-Bleek, wissenschaftliche Koordinatorin des SFBs. So soll die Voraussetzung für eine verbesserte Risikoabschätzung sowie personalisierte Therapieansätze für Patientinnen und Patienten geschaffen werden.