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Fragestellung: Defekte des hyalinen Gelenk-Knorpels stellen noch immer ein großes gesundheitliches Problem dar, was zum Teil darauf zurückgeführt werden kann, dass noch kein anaboles Medikament etabliert werden konnte, das Differenzierung und Aktivität der Gelenk-Chondrozyten positiv beeinflusst. Mit dem Ziel Moleküle zu identifizieren, die spezifisch in Zellen des Gelenk-, nicht jedoch des Wachstumsfugen-Knorpels, gebildet werden, haben wir das molekulare Expressionsprofil beider Gewebe analysiert.

Methodik: Hierzu wurden drei Monate alten Schweinen Knorpel-Knochen-Stanzen entnommen, um RNA aus Gelenk- und Wachstumsfugen-Knorpel zu gewinnen. Wir isolierten aus dem Gewebe sowohl native RNA, als auch RNA aus ex vivo kultivierten Chondrozyten zu zwei verschieden Zeitpunkten (Tag 10; Tag 20). Diese RNA wurde anschließend für eine Gen-Chip-Hybridisierung eingesetzt, wodurch simultan die Expressionswerte für ca. 20.000 Gene erfasst werden konnten.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Der Vergleich dieser Werte für beide Knorpel-Gewebe zeigte auf, dass die Expression von Markern hypertropher Chondrozyten (z.B. Typ-X-Collagen) nur im Wachstumsfugen-Knorpel nachweisbar war, während die Expression genereller Chondrozyten-Marker (z.B. Typ-II-Collagen oder Aggrecan) in beiden Geweben detektiert werden konnte. Das wichtigste Ergebnis unseres Experiments bestand jedoch darin, dass wir mehrere Gene identifizieren konnten, deren Expressionsrate sowohl in vivo als auch in vitro im Gelenk-Knorpel deutlich höher ist als in der Wachstumsfuge. Aufgrund der bislang veröffentlichten Untersuchungen könnten einige dieser Gene in der Tat für Gelenk-Chondrozyten von Bedeutung sein, z.B. das Seneszenz-induzierende Gen ABI3BP, das extrazelluläre Matrixprotein Thrombospondin-4, die Matrix-Metalloprotease MMP3, oder die Wachstumsfaktoren FGF7 und BMP7.

Sollte es uns durch diesen Ansatz in Zukunft gelingen, funktionell wichtige Proteine mit spezifischer Funktion im Gelenk-Knorpel zu identifizieren, so könnte dies ein wichtiger Beitrag zur Versorgung von Arthrose-Patienten sein, da solche Proteine als Ansatzpunkt zur Entwicklung Gelenk-Knorpel-spezifischer Medikamente genutzt werden könnten. Es ist denkbar, dass durch den Zusatz spezifischer Wachstumsfaktoren wie FGF7 und BMP7 der Differenzierungsprozess der Chondrozyten positiv beeinflusst werden kann. Aus diesem Grund könnten gerade solche Ergebnisse von zentraler Bedeutung für die Optimierung von Knorpel-Träger-Konstrukten sein, die mittelfristig für die Therapie des knorpelgeschädigten Patienten von zentraler Bedeutung sein werden.