Osteoporose: Neues transponierbares Element der Knochenreparatur identifiziert

Forscher der König-Abdullah-Universität für Wissenschaft und Technologie (KAUST), Saudi-Arabien, haben gezeigt, dass ein weit verbreitetes transponierbares Element (TE) namens LINE-1-RNA eine Rolle bei der Auslösung der Knochenreparatur spielt.

„Früher dachten Wissenschaftler, dass TEs irrelevant oder sogar schädlich seien“, kommentiert die Forscherin Arianna Mangiavacchi von der KAUST. Sie ergänzt: „Jetzt werden jedoch viele positive Rollen von TEs aufgedeckt und unsere Arbeit zur Knochenreparatur bringt neues Wissen in dieses Feld.“

Die Forschung von Mangiavacchi und ihrem Mitarbeiter Valerio Orlando konzentrierte sich auf Alterungsprozesse und darauf, wie der Körper im Laufe der Zeit auf Umweltstressoren reagiert. Wissenschaftler wissen, dass die TE-Werte mit zunehmendem Alter ansteigen, aber ihre Rolle für die Gewebegesundheit ist noch nicht gut erforscht, schreiben die Autoren. Frühere Arbeiten von Mangiavacchi und Kollegen legten bereits einen Zusammenhang zwischen der LINE-1-RNA-Aktivität und der Knochengesundheit nahe. Daher versuchte das Team, die zugrunde liegenden Mechanismen zu überprüfen.

Verlauf der Untersuchung

Zunächst führte das Team Sequenzierungsexperimente an Mäusen mit Knochenbrüchen durch und stellte fest, dass TEs, insbesondere LINE-1-RNA, für einen kurzen Zeitraum nach dem Bruch hochreguliert waren. Weitere Untersuchungen zeigten nach Angaben der Forscher, dass LINE-1-RNA ein Programm sorgfältig regulierter Entzündungen aktivierte, das wiederum einen spezifischen Signalweg zur Reparatur des Bruchs induzierte. Anschließend untersuchten die Forscher TEs in Knochenzellen, die postmenopausalen Frauen mit Osteoporose und einer gesunden Kontrollgruppe entnommen wurden.

Das Ergebnis: TEs, insbesondere LINEs, waren in gesunden Oberschenkelknochen mit hoher Knochendichte stark hochreguliert, während diejenigen mit geringerer Knochendichte und Osteoporose eine geringe LINE-Expression aufwiesen.

„Wir haben diesen Zellkulturen synthetische LINE-1-RNA hinzugefügt und die Ergebnisse waren überraschend eindeutig“, erzählt Mangiavacchi. „Mit LINE-1-RNA behandelte Osteoblasten zeigten einen charakteristischen Phänotyp, bei dem sich die Knochenmatrix reichlich und schnell bildete. Entscheidend war, dass Zellen von osteoporotischen Patienten durch die LINE-1-RNA-Behandlung gerettet wurden“, fügt sie hinzu. Orlando kommentiert: „Es scheint, dass der menschliche Körper virale TEs dazu verwendet hat, eine entzündliche Reaktion auf Schäden auszulösen und so das angeborene Immunsystem zur Reparatur von Knochen und Gewebe anzuregen. Die sogenannte ‚dunkle Seite‘ der TEs wurde absichtlich in unser Genom aufgenommen, damit wir uns anpassen und widerstandsfähiger werden können.“

Die Forscher glauben, dass dieser Mechanismus nicht nur auf Knochen beschränkt ist, und dass Therapien auf Basis synthetischer LINE-1-RNA daher viele Anwendungsmöglichkeiten haben könnten – „von der Hornhautreparatur bis hin zu hautschützenden Kosmetika“, so Mangiavacchi.