Räumliche Genexpressionsprofile innerhalb des Zahnhalteapparats als Reaktion auf kieferorthopädische Kräfte

• Antragsteller: Professor Dr. Till Köhne; Julian Petersen, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 550694863

Unser Hauptziel ist es, umfassend die molekularen Veränderungen in den Weich- und Hartgeweben des Parodontiums nach kieferorthopädischer Zahnbewegung zu untersuchen. Um dies zu erreichen, sind unsere spezifischen Ziele wie folgt: In AIM 1 werden die Bereiche, die der Belastungsverteilung bei kieferorthopädischen Zahnbewegung im murinen Parodontium entsprechen, mittels räumlicher Transkriptomik zu verschiedenen Zeitpunkten und mit verschiedenen Kräften untersucht. Wir werden insbesondere die räumlichen Genexpressionsveränderungen im Saumepithel (JE), Gingiva, Parodontalem Ligament (PDL) und dem umgebenden Knochen bei Kontrollmäusen und Mäusen, die 1, 3, 7 und 12 Tage lang einer Zahnbewegung unterzogen wurden, untersuchen. Die Ergebnisse dieser Experimente werden einen genauen räumlich-zeitlichen Atlas der molekularen Reaktionen auf kieferorthopädische Kräfte erstellen. In AIM 2 werden die gesammelten räumlichen Transkriptomdaten aus AIM 1 analysiert, um differentielle Genexpressionsmuster zu identifizieren, Signalwege zu analysieren und potenzielle genregulatorische Netzwerke zu erkunden. Die Daten werden auf einer benutzerfreundlichen Homepage präsentiert, die eine interaktive Karte und Werkzeuge enthält, mit denen Forscher die Daten leicht navigieren und erkunden können. Antizipierte Ergebnisse umfassen die Identifizierung molekularer Signaturen, die mit Knochenumbau und Zahnresorption verbunden sind. In AIM 3 werden wir das Potenzial der Daten genauer deutlich machen. Dabei liegt der Fokus auf der Identifizierung der spezifischen Zellen im PDL, JE und umgebenden Knochen die auf kieferorthopädische Kräfte über unterschiedliche Signalweg reagieren (dabei liegt der primäre Fokus auf dem Wnt/b-catenin Signalweg). Durch detaillierte Untersuchungen werden die Zellen und deren aktivierten Signalwege bestimmt, die in den unterschiedlichen Regionen auf die angewendeten Kräfte reagieren. Dabei wird das molekulare Profiling aus AIM 2 mithilfe von Immunhistochemie und In-situ-Hybridisierung validieren. Die Ergebnisse dieser Experimente werden auf bestimmte Zellen innerhalb des Paradentalgewebes hinweisen, die hauptsächlich über bestimmte Signalweg auf kieferorthopädische Zahnbewegungen reagieren. Diese können dann in späteren Studien mithilfe von zellspezifischen Knockout-Modellen näher untersucht werden. Gemeinsam verspricht die vorgeschlagene Arbeit wichtige neue Erkenntnisse über die Beziehung zwischen Belastungen durch kieferorthopädische Kräfte und molekularen Veränderungen im Weich- und Hardgewebe des Parodontiums zu liefern. Darüber hinaus können wir mit dem experimentellen Setup feststellen, ob Wurzelresorption eine Folge verstärkter physiologischer Prozesse ist oder ob sie durch pathologische Signale ausgelöst wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen