Kategorie Forschungsprojekt
  • Alternativmethoden zum Tierversuch

Deferoxamine (DFO/Desferal®) zur Beschleunigung der Knochenheilung und zur Behandlung von Pathologien der Knochenheilung

Projektstatus
Abgeschlossen
Projektstart
Mar 2021
Projektende
Feb 2024
Kurztitel
PROOF-DESFERAL
Abteilung
Experimentelle Toxikologie und ZEBET

Beschreibung und Zielstellung

Im gegenwärtigen Projekt soll der Wirkstoff Deferoxamine (DFO) als kostengünstige und sichere Alternative zu rekombinanten Signalproteinen eingesetzt und auf seine Effektivität hin geprüft werden, um Frakturheilungsstörungen zu behandeln. Wir möchten das zugelassene Medikament Desferal® (Novartis), das von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) als essentielles Medikament eingestuft wurde, auf seine WirksamkeitPositiver prädiktiver WertZum Glossareintrag im Kontext der Frakturheilung untersuchen. In einem nächsten Schritt sollen die Ergebnisse dieser Studie Grundlage für die klinische Applikation von DFO werden. Das BfRkurz fürBundesinstitut für Risikobewertung beteiligt sich an dieser Studie als eines von zwei Laboren, in denen verschiedene Konzentrationen von DFO in der Zellkultur bezüglich ihrer Wirkung auf humane mesenchymale Stromazellen (Vorläuferzellen für Knochenbildende Osteoblasten) untersucht werden. Beide Labore werden ihre Protokolle harmonisieren, sowie auf die gleichen Verbrauchsmaterialien und Zellen zurückgreifen. Außerdem erhalten beide Labore die verschiedenen Verdünnungen des Wirkstoffes DFO verblindet. Anschliessend sollen die so erhobenen Daten von einem weiteren Kooperationspartner der Studie ausgewertet werden. So soll ermittelt werden, wie gut die Vergleichbarkeit von in vitro Studien aus unterschiedlichen Laboren wirklich ist und ob ein derartiges Studiendesign Vorteile hat oder nicht. Zusätzlich werden Experimente im am BfRkurz fürBundesinstitut für Risikobewertung entwickelten Bioreaktor (Knochen-Chip) durchgeführt. Ferner sollen die Daten aus den Laborversuchen mit denen aus dem Tierversuch verglichen werden um festzustellen wie gut die in vitro Versuche Daten aus in vivo Versuchen vorhersagen können und wo hier Daten aus dem Knochen-Chip hinsichtlich ihrer Prädiktivität eingeordnet werden können. Dies hat direkte Relevanz für die Arbeit der Abteilung 9 (Experimentelle Toxikologie und ZEBET) im Bereich der 3R (Reduce, Replace, Refine), da die Studie zeigen soll, dass durch besseres Studiendesign, sowie die Einbeziehung verlässlicher in vitro Daten die Anzahl benö

Ergebnis

In der vorliegenden Studie war das Ziel, Desferoxamin (DFO; Desferal®, Novartis) als Stabilisator der Hypoxie-induzierbaren Faktor (HIF) zur Vorbeugung von Frakturheilungsstörungen als kosteneffektive und risikoarme Alternative zu anderen Behandlungsoptionen wie z. B. Gabe von Wachstumsfaktoren in die Anwendung zu bringen, um in der Klinik die Frakturheilung zu verbessern und Knochenheilungsstörungen zu verhindern. Das Arbeitsziel von Teilprojekt 01KC2011B war hierbei, zweidimensionale (2D) und dreidimensionale (3D) in vitro Experimente durchzuführen um zu prüfen, inwieweit DFO die osteogene Differenzierung/Kalzifizierung verbessert. Dazu wurden 2D- und 3D (Sphäroid)-Kulturen primärer, menschlicher, mesenchymaler Stromazellen von jeweils 26 (2D) und 16 (3D) Spendern angelegt und über 21 Tage mit verschiedenen Konzentrationen von DFO (2D = verblindet; 3D 0/250 µM) in osteogenem Differenzierungsmedium (ODM) behandelt. Während sich in der 2D-Kultur unter den verschiedenen Behandlungen (Konzentrationen von DFO) eine geänderte Mineralisierungsrate zeigte, deren Zuordnung nach Entblindung durch ein Kooperationslabor erst im gemeinsamen Schlussbericht erfolgen kann, wies die 3D-Kultur unter den verschiedenen Bedingungen (0 µM und 250 µM DFO, jeweils in ODM) im Vergleich zur Normalmedium (NM)-Kontrolle keine Unterschiede in der Mineralisierung auf. Die zusätzliche Bestimmung der Alkalische-Phosphatase-Aktivität in der 3D-Kultur zeigte allerdings im Vergleich zur NM-Kontrolle tendenziell eine (nicht signifikante) Erhöhung der Enzymaktivität unter DFO-Behandlung. Ebenfalls konnte in diesen Proben eine Erhöhung der DNA-Menge durch die Kultur in ODM (0 µM und 250 µM DFO) nachgewiesen werden. Eine Einstufung der Ergebnisse im Hinblick auf Folgeversuche an Maus und Schaf wurde in Zusammenarbeit mit den anderen Projektpartnern durchgeführt.
Projekttyp

Drittmittelprojekt

BFR-Forschungsschwerpunkt

Gesundheit von Mensch, Tier und Umwelt (One Health) / Alternativmethoden zum Tierversuch

Organisationseinheiten und Partner

Federführende Fachgruppe: Zentralstelle zur Erfassung und Bewertung von Ersatz- und Ergänzungsmethoden zum Tierversuch (91)
Kontaktpersonen: Dr. Elisa Wistorf, Dr. Julia Scheinpflug
Externe Partner: Charité - Universitätsmedizin Berlin, Deutsches Rheuma-Forschungszentrum Berlin, Tierklinik Bad Langensalza, Forschungszentrum für Medizintechnik und Biotechnologie, Zentrum für Traumaforschung

Mittelgeber und Förderkennzeichen

Bundesministerium für Bildung und Forschung
01KC2011B