DFG Sonderforschungsbereich 1444
Der Sonderforschungsbereich zielt darauf ab, am Beispiel der Knochenheilung die grundlegenden Mechanismen zu entschlüsseln, die zwischen Erfolg und Misserfolg bei der Regeneration von muskuloskelettalem Gewebe ausschlaggebend sind.
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Teilprojekt 9 - Projektleitung
SFB 1444 Sprecher & wissenschaftlicher Koordinator, TP 8, 9, 13 & Zentrales Verwaltungs-projekt | FOR 2165 Teilprojekt 1
Mechano-Abhängigkeit der frühen Knochenheilung und Angiogenese
Duda und Gerhardt möchten entschlüsseln, wie die mechanische Belastung die vaskuläre Proliferation und die Kallusorganisation während der frühen Knochenheilung altersabhängig antreibt. Im Fokus steht die Zell-Zell-Interaktionen während der frühen Zell-Matrix-Selbstorganisation und die mechanischen Bedingungen, die durch den Blutfluss und extrinsische Belastungen ausgeübt werden. Ziel ist zu verstehen, wie die Rekonstituierung einer funktionellen Vaskularisierung und des Knochenmarks durch diese physikalische Dimension beeinflusst wird. Duda und Gerhardt stellen die Hypothese auf, dass Kernmechanismen der Endothel- und Perizytenorganisation - genauer gesagt die YAP/TAZ-Signalisierung - in ihrer Mechano-Sensitivität während der frühen Knochenheilung moduliert werden. Sie stellen ferner die Hypothese auf, dass die YAP/TAZ-Signalübertragung durch fortgeschrittenes Alter beeinträchtigt wird und zu einem Mangel an Mechanosensitivität in den Zellen älterer Menschen führt, aber durch extrinsische mechanische Stimulation gerettet werden kann.
Wichtigste Ergebnisse
Gerichtete Vaskularisierung und Knochenbildung
Energieversorgung & -verbrauch | Kraftübertragung & Sensorik
Die Prozesse der Knochenheilung verlaufen streng von proximal nach distal. Dies spiegelt sich in der Zellverschiebung und -wanderung, aber auch stark in der fibroblastischen Gewebebildung und der damit einhergehenden Vaskularisierung sowie der Reorganisation des Knochenmarks wider. Anschließend erfolgt auch der Aufbau von neu mineralisiertem Gewebe streng gerichtet.
In Zusammenarbeit mit Teilprojekt P10
Angiogenese und Aufbau der extrazellulären Matrix bei Knochenheilung und Knochenwachstum
Energieversorgung & -verbrauch | Kraftübertragung & Sensorik
ECM deposition and micro-vascular self-assembly are key to successful healing. External mechanical stability and cellular mechano-transduction thereby control early hematoma remodeling, micro-vascular organization and ECM formation.
In Zusammenarbeit mit Teilprojekt P10
Dynamik der ECM und der Organisation des Gefäßsystems in den frühen Stadien der Knochenheilung
Entzündungsreaktion | Energieversorgung & -verbrauch
Die Gefäßbildung steht im Einklang mit der strukturierten Kollagenorganisation. Die extrazelluläre Matrix der Frakturstelle steuert aktiv den Prozess der Gefäßbildung während der Knochenheilung. Diese Ausrichtung wird durch die lokale Anwesenheit von adaptiven Immunzellen gesteuert und verschwindet in der lokalen Anwesenheit von erfahreneren adaptiven Immunzellen.
In Zusammenarbeit mit Teilprojekt P14
Mechanocrines - YAP/TAZ-abhängige endotheliale parakrine Signalübertragung
Energieversorgung & -verbrauch | Kraftübertragung & Sensorik
Mechanisch induzierte parakrine Signale - Mechanokrine -, die von Endothelzellen freigesetzt werden, regulieren das zelluläre Verhalten der umgebenden Zellen wie Perizyten und Fibroblasten.
In Zusammenarbeit mit Teilprojekt P10
Wasserbindungseigenschaften regulieren EZM-Mechanik und ermöglichen MRT-Detektion biophysikalischer Änderungen
Energieversorgung & -verbrauch | Kraftübertragung & Sensorik
Die mechanischen Eigenschaften der ECM sind wesentliche Merkmale von Zellnischen. Unsere Daten zeigen, dass das Verhältnis von lose und fest gebundenem Wasser eine charakteristische Eigenschaft der ECM ist, die ihre Mechanik steuert, und sie deuten auf eine entscheidende Rolle der PGs für elastische und viskose Eigenschaften hin.
Team
Investigates the dynamics of the ECM and vascular system during bone healing at the cellular level
Examines crosstalk of endothelial cells and pericytes in vitro and on-a-chip with a focus on mechano-transducers YAP and TAZ
Studies the mechanical and osmotic properties of the extracellular matrix
Explores interplay of angiogenesis and ECM assembly during bone healing and bone growth.
In vivo mechanical stimulation and bone adaptation as well as healing dynamics
Gegründet durch die DFG (Projektnummer: 427826188)
Förderzeitraum 2021-2024