@phdthesis{Schiffmaier2024,
  author    = {Schiffmaier, Jana},
  title     = {Parathormon als potentielle Therapiestrategie der Odonto-Hypophosphatasie - Untersuchungen in einem dentogenen \(in-vitro\)-Modell},
  doi       = {10.25972/OPUS-34915},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-349152},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2024},
  abstract  = {Hypophosphatasie (HPP) beschreibt eine seltene Erbkrankheit, die haupts{\"a}chlich durch heterozygote Mutationen im ALPL-Gen verursacht wird. Diese f{\"u}hren zu einer verminderten Aktivit{\"a}t der gewebeunspezifischen alkalischen Phosphatase (TNAP). Neben skelettalen Symptomen sind Zahnanomalien wie der vorzeitige Verlust von Milchz{\"a}hnen ohne resorbierte Wurzel sowie eine gest{\"o}rte Mineralisierung der Zahnhart-substanzen ein typisches Merkmal der HPP. Die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen sind bisher noch nicht vollst{\"a}ndig verstanden. In der vorliegenden Arbeit wurden Zelllinien des parodontalen Ligaments mit Mutationen im ALPL-Gen charakterisiert, um anschließend m{\"o}gliche Therapiestrategien f{\"u}r die HPP auf molekularer Ebene zu untersuchen. Im Rahmen der basalen Charakterisierung wurden die Zelllinien hinsichtlich der TNAP-Expression (Immunhistochemie, Western Blot), des Stoffwechselprofils (ATP-Assay) und des osteogenen Differenzierungspotenzials (Alizarin-F{\"a}rbung) analysiert. Von Interesse war auch, ob durch CRISPR/Cas9-basiertes Genediting Off-Target Mutationen entstanden sind. Zur Untersuchung der molekularen Auswirkungen von PTH, welches die ALPL-Expression steigern kann, wurden zwei Protokolle etabliert, die eine kontinuier-liche, kurzzeitige bzw. intermittierende Pr{\"a}senz von PTH in-vitro imitieren. Anschließend wurde die ALPL-Expression (qPCR) sowie TNAP-Aktivit{\"a}t (CSPD-Assay) ermittelt. Die basale TNAP-Expression war variabel und reichte vom v{\"o}lligen Fehlen in den Zell-linien mit Deletionen bis hin zu einer starken TNAP-Expression in der Zelllinie mit einer heterogenen Punktmutation. Eine niedrige Expression ging mit einer verringerten Zell-proliferation sowie extrazellul{\"a}ren ATP einher. Es zeigte sich ein unterschiedliches Mineralisierungspotenzial, das haupts{\"a}chlich das TNAP-Expressionsniveau in den verschiedenen Zelllinien widerspiegelt, w{\"a}hrend die PTH-Stimulation keine Wirkung auf die Differenzierung hatte. Im Gegensatz zu klinischen Beobachtungen deuten die Ergebnisse auf eine hohe Korrelation zwischen Genotyp und Ph{\"a}notyp in-vitro hin, die in-vivo noch best{\"a}tigt werden m{\"u}ssen. Die Sequenzierung best{\"a}tigte, dass durch die Geneditierung keine Off-Target Mutationen aufgetreten sind, welche somit keinen limitierenden Faktor hinsichtlich der Differenzierungskapazit{\"a}t darstellen k{\"o}nnen. Die Stimulation mit PTH f{\"u}hrte zwar nicht zu einer gesteigerten ALPL-Expression, doch konnte die TNAP-Aktivit{\"a}t in den ALPL-defizienten Zelllinien punktuell gesteigert werden und bildet somit eine solide Basis f{\"u}r weitere Experimente, die zur Therapieentwicklung f{\"u}r die Odonto-HPP beitragen k{\"o}nnen.},
  subject      = {Hypophosphatasie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{PaulusverhRehling2023,
  author    = {Paulus [verh. Rehling], Sofia},
  title     = {CRISPR/Cas9-basierte Etablierung Alkalischer Phosphatase-defizienter odontogener Zelllinien zur Analyse der dentalen Aspekte der Hypophosphatasie},
  doi       = {10.25972/OPUS-24349},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-243491},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Die Hypophosphatasie (HPP) ist eine seltene Erberkrankung, welche durch compound-heterozygote oder dominant negative heterozygote Mutationen des ALPL Gens zu einem Funktionsverlust der gewebeunspezifischen Alkalischen Phosphatase (TNAP) f{\"u}hrt. Die daraus resultierenden Mineralisierungsst{\"o}rungen betreffen sowohl den Knochen als auch in milderen Auspr{\"a}gungsformen die Z{\"a}hne und den Zahnhalteapparat. Das zahnmedizinische Leitsymptom und in vielen F{\"a}llen das erste Anzeichen der HPP ist dabei der vorzeitige Verlust der Milchz{\"a}hne ohne physiologische Wurzelresorption. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene TNAP defiziente immortalisierte Zellen des parodontalen Ligaments (PDL) mittels der CRISPR/Cas9 Methode generiert und anschließend f{\"u}nf Zelllinien charakterisiert. Die dabei entstandenen Mutationen variierten von einer moderaten heterozygoten Punktmutation zu einer schwerwiegenden homozygoten Deletion eines einzelnen Nukleotids, welche in einem vorzeitigen Stopcodon resultierte. Analysen der ALPL Expression (qPCR), TNAP Aktivit{\"a}tsmessungen (CSPD Assay) und TNAP F{\"a}rbungen zeigten einen signifikanten R{\"u}ckgang in allen TNAP-defizienten Zelllinien mit einer starken Korrelation zwischen der Restaktivit{\"a}t und dem Ausmaß der Mutation, welche in Einklang mit der komplexen Genotyp-Ph{\"a}notyp Korrelation bei HPP zu bringen ist. Das Potential der osteogenen Differenzierung der hTERT PDL Zellen wurde in der homozygot mutierten Zelllinie komplett unterdr{\"u}ckt. M{\"o}gliche Mechanismen des vorzeitigen Zahnverlustes bei HPP Patienten ist die geminderte Formation und Mineralisation des Wurzelzements und die fehlerhafte Insertion der parodontalen Fasern. Die hier erstmalig etablierten Zellkulturmodelle liefern ein valides spenderunabh{\"a}ngiges in vitro Modell der HPP, welches dazu beitragen kann, die molekularbiologischen Zusammenh{\"a}nge der dentalen Aspekte der Hypophosphatasie zu ergr{\"u}nden und daraus gegebenenfalls neue Therapieans{\"a}tze abzuleiten.},
  subject      = {Hypophosphatasie},
  language  = {de}
}