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Erschienen in: Schmerz Nachrichten 2/2022

Open Access 16.05.2022 | Journal Club

ÖSG 21: Prämierte Arbeit Kategorie Präklinische Forschung

verfasst von: PhD Kai K. Kummer, PhD Maximilian Zeidler, Univ.-Prof. Michaela Kress

Erschienen in: Schmerz Nachrichten | Ausgabe 2/2022

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Der Verlag bleibt in Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutsadressen neutral.
Originalpublikation
Zeidler M, Kummer KK, Schöpf CL et al (2021) NOCICEPTRA: Gene and microRNA signatures and their trajectories characterizing human ipsc-derived nociceptor maturation. Advanced Science 8(21):2102354.
NOCICEPTRA – Charakterisierung der Genexpression in humanen Nozizeptoren während der Reprogrammierung aus induzierbaren pluripotenten Stammzellen.
Etwa ein Viertel der weltweiten Bevölkerung leidet unter chronischen Schmerzen, deren Ursache in vielen Fällen unklar bleibt. Auch die Verfügbarkeit wirksamer Schmerztherapien ist derzeit begrenzt, da die zugrundeliegenden molekularen und physiologischen Mechanismen nach wie vor zu einem großen Teil ungeklärt sind. Obwohl sich viele Erkenntnisse aus präklinischen Modellen auf den Menschen übertragen lassen, zeigen gerade neuere Analysen deutliche Unterschiede in der „Ausstattung“ der nozizeptiven Neurone zwischen Mäusen und Menschen. In der Grundlagenforschung müssten daher humane präklinische Modellsysteme verwendet werden, um für den Menschen relevantere Erkenntnisse zu gewinnen. Humanes Gewebe steht jedoch für die präklinische Forschung im Schmerzbereich nur sehr eingeschränkt zur Verfügung. Die Reprogrammierung von Neuronen aus menschlichen induzierbaren pluripotenten Stammzellen (iPSCs), die aus Fibroblasten oder Blutzellen erzeugt werden, stellt eine sehr vielversprechende Möglichkeit zur Erforschung der Schmerzchronifizierung beim Menschen dar.
Zeitverläufe der Genexpression in aus iPSCs differenzierten humanen Nozizeptoren.
Die Ausstattung von Nervenzellen wird durch Boten-RNA (messenger RNA, mRNA) bestimmt, die u. a. durch microRNAs reguliert wird. MicroRNAs sind kurze, nichtkodierende RNA-Fragmente, die als posttranskriptionale Regulatoren der mRNA Expression die Synthese bestimmter Gene und deren Proteinprodukte hemmen. In einer kürzlich publizierten Studie konnten wir durch die gleichzeitige Analyse von mRNA- und microRNA-Transkripten zeigen, dass humane iPSC-abgeleitete Nozizeptorneurone (iDNs) definierte Entwicklungsstufen durchlaufen. Die Zeitverläufe der mRNA- und microRNA-Muster ließen sich fünf unterschiedlichen Entwicklungsstadien zuordnen, innerhalb derer wir bestimmte Schlüsselgene (sog. Hub-Gene) identifizieren konnten, die besonders wichtig für die Entwicklung und Funktion von Nozizeptoren sind.
microRNAs regulieren Hub-Gene und beeinflussen die Nozizeptorreifung.
Durch komplexe bioinformatische Analysen ließen sich Vorhersagen über die Interaktionen einzelner microRNAs mit ganzen Gruppen von Genen treffen, wodurch diese microRNAs als zentrale Regulatoren eine Vielzahl biologischer Prozesse im Verlauf der Nozizeptorentwicklung steuern. Ein Beispiel hierfür ist die microRNA hsa-miR-25-3p, die einen besonders starken Einfluss auf die generelle Entwicklung des Nervensystems und dabei v. a. der neuronalen Synapsen aufwies. Diese microRNA reguliert außerdem die synaptischen Gene SYT1 und SNAP91, die an der Entstehung neurologischer Erkrankungen, wie Autismus oder Epilepsie beteiligt sind.
NOCICEPTRA Online-Ressource.
Um unsere Analysen sowie den Datensatz der Studie öffentlich zugänglich zu machen, stellen wir der wissenschaftlichen Gemeinschaft die NOCICEPTRA Online-Ressource frei zur Verfügung. NOCICEPTRA kann sowohl für Abfragen über Zeitverläufe der Expression bestimmter Gene und microRNAs während der unterschiedlichen Phasen der Nozizeptormaturierung verwendet werden, als auch Vorhersagen zur funktionellen Rolle von microRNAs und deren Assoziation mit bestimmten Erkrankungen treffen.
Insgesamt stellt unsere Arbeit einen signifikanten Beitrag zur Entwicklung humaner Modelle in der Schmerzforschung dar, der weiterentwickelt werden soll, um die Mechanismen der Schmerzchronifizierung zu erforschen und einen wichtigen Schritt in Richtung einer personalisierten Schmerztherapie zu setzen.
Infobox 1 Preise und Ehrungen am ÖSG 21
Wie jedes Jahr prämierte die ÖSG im Rahmen ihrer Jahresversammlung 2021 herausragende wissenschaftliche Arbeiten in zwei unterschiedlichen Kategorien. Die in diesem Beitrag vorgestellte Arbeit wurde in der Kategorie „Präklinische Forschung“ mit Prof. Dr. Fred Lembeck Preis, gesponsort von Fresenius Kabi, ausgezeichnet.
Der Sieger der Kategorie „Klinische Forschung“ hat seine Arbeit in der letzten Ausgabe der SCHMERZ NACHRICHTEN (1/2022) präsentiert. In den kommenden Ausgaben werden weitere eingereichte Arbeiten vorgestellt.

Interessenkonflikt

K.K. Kummer, M. Zeidler und M. Kress geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.
Open Access Dieser Artikel wird unter der Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz veröffentlicht, welche die Nutzung, Vervielfältigung, Bearbeitung, Verbreitung und Wiedergabe in jeglichem Medium und Format erlaubt, sofern Sie den/die ursprünglichen Autor(en) und die Quelle ordnungsgemäß nennen, einen Link zur Creative Commons Lizenz beifügen und angeben, ob Änderungen vorgenommen wurden.
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Weitere Details zur Lizenz entnehmen Sie bitte der Lizenzinformation auf http://​creativecommons.​org/​licenses/​by/​4.​0/​deed.​de.

Hinweis des Verlags

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Metadaten
Titel
ÖSG 21: Prämierte Arbeit Kategorie Präklinische Forschung
verfasst von
PhD Kai K. Kummer
PhD Maximilian Zeidler
Univ.-Prof. Michaela Kress
Publikationsdatum
16.05.2022
Verlag
Springer Vienna
Erschienen in
Schmerz Nachrichten / Ausgabe 2/2022
Print ISSN: 2076-7625
Elektronische ISSN: 2731-3999
DOI
https://doi.org/10.1007/s44180-022-00030-1