Karakterisering en functionele fenotypering van het immuun component van de botbreuk niche.

Breuken van de lange beenderen zijn wereldwijd het meest voorkomende trauma van grote organen (Einhorn & Gerstenfeld, Nature Reviews Rheumatology, 2015; Ho-shui-Ling et al., Biomaterials, 2018). In ongeveer 5% van alle gevallen geneest het gebroken bot niet, wat resulteert in een zogenaamd 'non-union defect'. De onderliggende oorzaken zijn zeer variabel, variërend van genetische defecten, ziekte, comorbiditeiten of keuzes in de levensstijl zoals roken of alcoholgebruik. Gewoonlijk leidt dit tot slechte vascularisatie en een gebrek aan krachtige voorlopercellen die nodig zijn om het bot op de plaats van het defect te regenereren. Er is momenteel nog geen betrouwbare behandeling beschikbaar voor deze patiënten en er zijn verschillende strategieën in ontwikkeling in het veld van 'tissue engineering' (TE). Eén van de kenmerken van een botletsel is de inductie van een acute en strikt gereguleerde ontstekingsreactie die niet alleen gunstig is, maar ook vereist is voor genezing (Gerstenfeld et al., Cells Tissues Organs, 2001; Gerstenfeld et al., JBMR, 2003, Raggatt et al., Am J Pathol., 2014, Schmidt-Bleek et al., Cell Tissue Res., 2012). Als deze fase van de regeneratie cascade echter mis gaat vanwege aanhoudende pro-inflammatoire stimuli, kan de plaats van het defect in een toestand van chronische ontsteking terechtkomen. Kenmerkend voor deze ontstekingsreactie is de aanhoudende secretie van cytokines en de vernietiging van het weefsel die, als er niets aan wordt gedaan, zal resulteren in een vertraging of het falen van het genezingsproces. Daarom moet de genezing van het bot worden beschouwd als een osteo-immunologisch fenomeen (Arron & Choi, Nature, 2000). In dit project zullen we een volledige karakterisering van de immuunrespons in de vroege stadia van fractuur regeneratie uitvoeren door het gecombineerde en geïntegreerde gebruik van single-cell RNA-sequencing en proteomics. Om onze bevindingen te valideren, zullen belangrijke subpopulaties van cellen of een cel staat verwijderd worden in 'loss-of-function' experimenten. Ten slotte, zullen we nieuwe inzichten in signaalmoleculen van het immuunsysteem toepassen om TE-constructen beter op maat te maken voor de implantatie en de incorporatie te verbeteren.