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Selektive Hemmung von mesenchymalen und hämatopoetischen RANKLs

Abstract
Receptor activator of NF-κB ligand (RANKL) ist nicht nur ein essentielles Zytokin für die Differenzierung, Aktivierung und das Überleben von Osteoklasten, sondern könnte auch in die Pathogenese des akuten Myokardinfarkts (MI) und von Herzversagen involviert sein. Aufgrund der fundamentalen Rolle des RANKL/Osteoprotegerin (OPG)-Systems im Knochen wurden monoklonale Antikörper gegen humanen RANKL (hRANKL) wie Denosumab und AMG161, die IgG1-Version von Denosumab, entwickelt. Darüber hinaus wurden kürzlich hRANKL knock-in (KI)-Mäuse generiert, in denen das Exon 5 im RANKL-Gen gegen die hu-mane Sequenz ersetzt wurde. Dieses chimäre RANKL-Protein kann zum einen die Knochen-resorption in Mäusen induzieren, wird zum anderen jedoch von Denosumab und AMG161 vollständig inhibiert. Noch unpublizierte Studien in meinem Labor haben klar gezeigt, dass bei einer Transplantation mit unfraktioniertem Knochenmark nur hämatopoetische und endotheliale, nicht jedoch mesenchymale Vorläuferzellen transplantiert werden. Das vorlie-gende Projekt basiert auf der Idee, dass - zusammen mit einem anti-hRANKL-Antikörper wie zum Beispiel AMG161 - hRANKL-KI-Mäuse als ein Werkzeug benutzt werden könnten, um zwischen der pathophysiologischen Rolle von RANKL aus hämatopoetischen/endothelialen und mesenchymalen Quellen zu separieren. Um dieses Ziel zu erreichen, schlagen wir vor, Wildtyp (WT)- und hRANKL-KI-Mäuse letal zu bestrahlen und mit Knochenmark von hRANKL-KI bzw. WT-Mäusen zu transplantieren. In bestrahlten WT-Mäusen, die mit Kno-chenmark von homozygoten hRANKL-Donoren rekonstituiert wurden, produzieren alle hämatopoetischen und einige endotheliale Zellen chimären hRANKL, während alle mesenchymalen Zellen murinen RANKL produzieren. Nachdem AMG161 nur humanen, aber nicht murinen RANKL blockt, wird AMG161 in diesem Modell nur chimären RANKL aus hämatopoetischen/endo-thelialen Zellen blocken. Umgekehrt, wenn homozygote hRANKL-KI-Mäuse mit Knochenmark von WT-Mäusen rekonstituiert werden, wird nur RANKL aus mesenchymalen Zellen geblockt. Zusammen mit hRANKL-KI-Mäusen als Kontrolle für eine komplette RANKL-Inhibition könnte ein derartiges System einzigartige Einblicke in die Pa-thophysiologie von Krankheiten ermöglichen, in denen RANKL-Signaling eine Rolle spielt. Dieses Vorhaben ist auf Osteoimmunologie und MI fokussiert und zielt darauf ab, folgende Fragen zu beantworten: 1) Was ist der relative Anteil von RANKL aus mesenchymalen oder Immun-/endothelialen Zellen an der Pathophysiologie von Sexualhormonmangel-induziertem Knochenverlust? 2) Hat eine totale RANKL-Inhibition oder eine selektive Hemmung von RANKL aus hämatopoetischem/endothelialem bzw. mesenchymalen Zellen eine positive Wirkung auf die Heilung von myokardialen Läsionen? Dieses Vorhaben wird das Wissen über die pathophysiologische Rolle von RANKL aus unterschiedlichen Zelltypen bei Osteoporose und MI signifikant erhöhen. Osteoporose und MI sind Hauptursachen für Invalidität und Tod in modernen Gesellschaften mit einem hohen Anteil von älteren Menschen. Unser Vorhaben könnte deshalb wichtige Auswirkungen auf unsere Gesundheitssysteme haben.
Wissenschaftszweige nach Statistik Austria Klassifikation
301114         Zellbiologie
302014         Endokrinologie
302032         Kardiologie
403026         Physiologie (Veterinärmedizin)
Kurzbezeichnung
Selective RANKL inhibition
Projektleitung
Erben Reinhold
Laufzeit
01.12.09-31.03.14
Programm
FWF Einzelprojekte
Art der Forschung
Grundlagenforschung
Beteiligte Vetmed-Organisationseinheiten
Institut für Physiologie, Pathophysiologie und Biophysik, Abteilung für Physiologie, Pathophysiologie und experimentelle Endokrinologie
Gefördert durch
FWF - Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung, Sensengasse 1, 1090 Wien, Österreich

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4 Publikationen

Slavic, S; Andrukhova, O; Ford, K; Handschuh, S; Latic, N; Reichart, U; Sasgary, S; Bergow, C; Hofbauer, LC; Kostenuik, PJ; Erben, RG (2018): Selective inhibition of receptor activator of NF-κB ligand (RANKL) in hematopoietic cells improves outcome after experimental myocardial infarction. J Mol Med (Berl) 96(6): 559-573.
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Streicher, C; Heyny, A; Andrukhova, O; Haigl, B; Slavic, S; Schüler, C; Kollmann, K; Kantner, I; Sexl, V; Kleiter, M; Hofbauer, LC; Kostenuik, PJ; Erben, RG (2017): Estrogen Regulates Bone Turnover by Targeting RANKL Expression in Bone Lining Cells. Sci Rep. 2017; 7(1):6460
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Erben, RG (2015): Hypothesis: Coupling between Resorption and Formation in Cancellous bone Remodeling is a Mechanically Controlled Event. Front Endocrinol (Lausanne). 2015; 6:82
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Odörfer, KI; Egerbacher, M; Unger, NJ; Weber, K; Jamnig, A; Lepperdinger, G; Kleiter, M; Sandgren, EP; Erben, RG (2011): Hematopoietic bone marrow cells participate in endothelial, but not epithelial or mesenchymal cell renewal in adult rats. J Cell Mol Med. 2011; 15(10):2232-2244
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