Zellbasierte Therapieoptionen von Gelenkknorpeldefekten

Dies ist der Zeitpunkt, an dem sich eine multipotente Vorläuferzelle auf eine bestimmte Entwicklungsrichtung festlegt. In der Gliedmaßenentwicklung ist es die Festlegung auf die Entwicklung von Komponenten des muskuloskelettalen Systems. Im vorliegenden Beitrag ist speziell die Bildung des Knorpelgewebes als Teil des Bewegungsapparats gemeint.

Zellsignalling ist Teil eines komplexen Kommunikationssystems, welches grundlegende zelluläre Aktivitäten umfasst und die Zellreaktionen koordiniert. Die Fähigkeit von Zellen, ihre Mikroumgebung wahrzunehmen und korrekt darauf zu reagieren, ist die Grundlage für die Embryonalentwicklung, die Gewebsreparatur, Immunität sowie der normalen Gewebehomöostase. Fehler in der zellulären Informationsprozessierung sind verantwortlich für Krankheiten wie Krebs, Autoimmunität und Diabetes. Das Verständnis zellulärer Signalwege bildet die Grundlage für eine effektive Behandlung von Krankheiten und der zukünftigen Entwicklung von artifiziellen Ersatzgeweben und -organen.

Unter dem Begriff Transkription versteht man die Herstellung einer Kopie eines Gens in Form eines einzelsträngigen RNA-Moleküls (mRNA; m: „messenger“, RNA: Ribonukleinsäure) durch RNA-Polymerasen. Die Sequenzinformation, die in dieser RNA steckt, wird zur Synthese eines Proteins genutzt, ein Vorgang der Translation heißt und an den Ribosomen abläuft. Beide Prozesse werden auf unterschiedlichen Ebenen streng reguliert. Die Regulierung der Transkription kontrolliert deren Zeitpunkt und wie viel RNA gebildet wird. Es gibt 5 prinzipielle Mechanismen der Transkriptionskontrolle, die über Spezifitätsfaktoren, Repressoren, allgemeine Transkriptionsfaktoren, Aktivatoren und Verstärker vermittelt werden. Die Synthese eines Proteins, die Translation, kann auf mehreren Ebenen reguliert werden, z. B. durch bevorzugte Replikation eines bestimmten Gens; Transkription dieses Gens in mRNA (s. oben); Prozessierung dieser mRNA; Transport dieser mRNA aus dem Zellkern ins Zytoplasma; Anheftung dieser mRNA an die Ribosomen und Initiation der Proteinsynthese; Stabilität dieser mRNA und Prozessierung des Proteins zu seiner endgültigen Form. Diese Vorgänge sind u. a. während der Embryogenese eines Organismus essenziell.

TGF („transforming growth factor“) ist ein zu den Zytokinen gehörendes Signalmolekül und für die TGF-Signalwege namensgebend. TGF spielen bei der embryonalen Entwicklung und der Differenzierung von Zellen und Geweben eine sehr wichtige Rolle. Sie werden in verschiedene Gruppen eingeteilt: in die TGF-α- und die TGF-β-Superfamilie sowie die BMP-Familie (BMP: „bone morphogenetic protein“). Letztere bilden eine Untergruppe der TGF-β-Familie und kontrollieren fundamentale Ereignisse in der frühen embryonalen Entwicklung und der Organgenese.