Gentechnologie

Abstrakt

Ein Paradigmenwechsel in der Knochenregenerationstherapie: Einsatz mesenchymaler Stammzellen und der CRISPR-Cas9-Technologie

Takashi Narai, Yuji Nakayama, Isamu Kodani, Kenji Kokura

Der derzeit gängige Ansatz zur Knochenregeneration besteht in der autologen Knochentransplantation und künstlichen Knochen/Knochenersatzmaterialien. Zufriedenstellende Behandlungsergebnisse wurden jedoch nicht erzielt. Es besteht kein Zweifel, dass mesenchymale Stammzellen (MSCs) ein nützliches „Werkzeug“ für die Knochenregenerationstherapie sind und der Einsatz von MSCs erwünscht ist. MSC-Zellen werden jedoch aufgrund ihrer begrenzten Fähigkeit zur osteogenen Differenzierung und Effizienz an der Transplantationsstelle noch nicht häufig in Knochenregenerationsbehandlungen eingesetzt. Daher sind die Dissektion und Kontrolle der osteogenen Differenzierung auf molekularer und zellulärer Ebene der Schlüssel zur Überwindung dieses Problems. Zu diesem Zweck ist die Zelltechnik ein vielversprechender Ansatz, und in den letzten Jahren wurden verschiedene wertvolle Werkzeuge für die Zelltechnik entwickelt. Insbesondere Clustered regularly interspaced short palindromic repeats-CRISPR associated protein 9 (CRISPR-Cas9) hat die Techniken zur Genombearbeitung revolutioniert. Durch die Verwendung genetisch modifizierter MSCs oder osteogener Zellen, die aus solchen modifizierten MSCs gewonnen werden, sollte der Prozess der osteogenen Differenzierung besser verständlich und kontrollierbar sein. Mit anderen Worten: Diese Technologien haben möglicherweise das Potenzial, die Behandlungsergebnisse bei der Knochenregeneration zu standardisieren und zu optimieren, obwohl bisher große individuelle Unterschiede beobachtet wurden. Dadurch können bei Knochenregenerationsbehandlungen weniger chirurgische Eingriffe, stabile Behandlungsergebnisse und kürzere Behandlungszeiten erreicht werden. In dieser Übersicht diskutieren wir die potenzielle therapeutische und klinische Anwendung dieser mesenchymalen Stammzelle und ihre Entwicklung mittels Genom-Editierungswerkzeug, insbesondere der CRISPR-Cas9-Technologie, in der Knochenregenerationstherapie.