@phdthesis{Schmich2007,
  author    = {Schmich, Andreas},
  title     = {Vergleich der induzierten Knochenbildung durch rhBMP-2 und zwei seiner Varianten mit verst{\"a}rkter Heparinbindung - Eine radiologische und histologische Untersuchung -},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-33302},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {In der vorliegenden Studie wurden zwei neuartige BMP-2 Varianten mit verst{\"a}rkter Bindung an die extrazellul{\"a}re Matrix auf ihre Osteoinduktivit{\"a}t hin untersucht und mit dem Wildtyp verglichen. Hierzu wurden die Morphogene an scheibenf{\"o}rmige Tr{\"a}ger (Kollagen Typ I) gebunden in die Muskulatur der vorderen Bauchwand von Ratten implantiert. {\"U}ber einen Beobachtungszeitraum von 35 Tagen wurden in Intervallen von sieben Tagen die Implantate explantiert und sowohl radiologisch als auch histologisch auf die erzielte Knochenneubildung hin untersucht. Die Morphogene wurden in zwei Konzentrationen (10 µg, 5 µg) implantiert. Bei 5 µg pro Implantat weist die Variante T4 mit vier repitiven Heparin-Bindungsstellen am N-Terminus eine signifikant gesteigerte Osteoinduktivit{\"a}t gegen{\"u}ber dem Wildtyp und der Variante T3 auf. Diese gesteigerte Knocheninduktion zeigt sich in einer schnelleren Knochenbildung, die bereits an Tag 14 ihr Maximum erreicht und nach einer Plateauphase von circa sieben Tagen einen osteoklast{\"a}ren Knochenabbau m{\"u}ndet. Die Variante T3 zeigt im R{\"o}ntgenverlauf in der Dosierung von 5 µg keinen signifikanten Unterschied zum Wildtyp BMP-2. In hoher Dosierung erweisen sich die Varianten T3 und T4 als die induktiveren Morphogene. Die Variante T3 zeigt einen zu T4 nahezu identischen Verlauf. Der Wildtyp besitzt eine gegen{\"u}ber den beiden Varianten deutlich reduzierte Osteinduktivit{\"a}t. Der beobachtete Unterschied ist jedoch statistisch nicht signifikant. Bei allen Proteinen wird die maximal erzielbare Knochenfl{\"a}che bereits an Tag 14 erreicht. In der darauf folgenden Zeit kommt es durch den osteoklast{\"a}ren Umbau zu einer deutlichen Fl{\"a}chenreduktion (um ca. 30\%). In den Untersuchungen konnte bewiesen werden, dass die gentechnische Modifikation des Morphogenes BMP-2 zu einer Steigerung der Osteoinduktivit{\"a}t f{\"u}hren kann. Gentechnologisch hergestellte Modifikationen von Wachstumsfaktoren bieten daher interessante M{\"o}glichkeiten der gezielten Beeinflussung der Pharmakokinetik der Faktoren. Sie versprechen ein hohes therapeutisches Potenzial in der rekonstruktiven Knochenchirurgie.},
  subject      = {Knochen-Morphogenese-Proteine},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Klammert2006,
  author    = {Klammert, Uwe},
  title     = {Evaluation einer neuen BMP-2 Mutante mit antagonistischer Aktivit{\"a}t - Eine in vivo Studie in Ratten -},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-21052},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Bone Morphogenetic Proteins sind in eine Vielzahl von physiologischen Wachstums-und Entwicklungsvorg{\"a}ngen involviert und an verschiedenen unphysiologischen bzw. pathologischen Prozessen insbesondere im Bereich des Skelettsystems beteiligt. Ein gezielter Eingriff in die BMP-Signalkaskade k{\"o}nnte denkbare therapeutische Ans{\"a}tze liefern. In der vorliegenden experimentellen Arbeit wurde die Wirksamkeit eines neuartigen Antagonisten am BMP-Rezeptor, der BMP-2-Doppelmutante A34D/D53A, in vivo evaluiert. Hierzu diente ein heterotopes Implantationsmodell (Skelettmuskulatur) sowie ein orthotopes Defektmodell (Kalottentrepanationsdefekt) bei Ratten. F{\"u}r die eingesetzten Proteine wurde equines EXKK als Tr{\"a}ger- und Freisetzungssystem verwendet. Im heterotopen Implantatlager diente zugesetztes BMP-2 in einer gut evaluierten Dosis als zu unterdr{\"u}ckender osteogener Stimulus. Im orthotopen Defektmodell (Defekt nicht kritischer Gr{\"o}ße) sollte der Einfluss auf die physiologischerweise ablaufende kn{\"o}cherne Defektregeneration ohne weiteren Zusatz von Morphogenen untersucht werden. Bez{\"u}glich der heterotopen Implantation konnte eine signifikante, dosisabh{\"a}ngige Hemmung der BMP-2-induzierten Osteoneogenese festgestellt werden. Bei dem orthotopen Implantationsmodell war keine Beeinflussung der physiologischen kn{\"o}chernen Defektregeneration zu verzeichnen. Die Inhibierung eines einzelnen definierten osteogenen Reizes durch BMP-Rezeptorantagonismus konnte somit gut in vivo belegt werden. Im Rahmen der komplexeren physiologischen orthotopen Knochenregeneration mit vermutlich einer Vielzahl beteiligter Wachstumsfaktoren scheint hingegen die Hemmung eines m{\"o}glichen Teilaspektes der Osteogenese keine ausschlaggebende Rolle zu spielen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Janke2005,
  author    = {Janke, Carsten Theodor Wilhelm},
  title     = {Knochenneubildung durch induktive Implantate der TGF-Beta-Familie : eine tierexperimentelle Studie zum Synergismus von BMP-2-Mutanten und TGF-Beta bei der heterotopen Osteoinduktion},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-16393},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Die osteoinduktive Wirkung von „Bone morphogenetic protein 2" (BMP-2) und der regulative Einfluss des Faktors „Transforming growth factor beta 1" auf das physiologische Remodelling des Knochens sind durch zahlreiche In-vitro- und In-vivo-Untersuchungen belegt. Die gentechnische Modifikation der N-terminalen Aminos{\"a}uresequenz von rekombinantem, im bakteriellen System (E. coli) exprimiertem BMP-2 (rh-BMP-2) f{\"u}hrt zu rh-BMP-2-Varianten mit verst{\"a}rktem (T3 und T4) bzw. nicht mehr messbarem (EH-BMP) Bindungsverm{\"o}gen zur extrazellul{\"a}ren Matrix und ver{\"a}ndert somit die Retentionszeit dieser Morphogene im Gewebe. In der vorliegenden Arbeit sollte die osteoinduktive Potenz der genannten BMP-Varianten (T3, T4, EH-BMP) mit der ihres Wildtyps rh-BMP-2 verglichen werden. Zudem war zu untersuchen, ob ein Zusammenhang zwischen applizierter Wirkstoffmenge und dem Ausmaß der induzierten Osteogenese vorliegt, und zu zeigen, dass dieser durch gemeinsame Applikation der verwendeten Morphogene mit dem nicht osteoinduktiven Wachstumsfaktor rh-TGF-ß-1 zu steigern ist. Hierzu wurden zylinderf{\"o}rmige (L{\"a}nge l=10mm, Durchmesser {\O}=5mm), bovine EXKK-Tr{\"a}ger (extrahiertes, xenogenes Knochen-Kollagen) mit den genannten BMPs, TGF-ß-1 und Kombinationen dieser Wachstumsfaktoren best{\"u}ckt und f{\"u}r 28 Tage in die Oberschenkelmuskulatur von 50 Sprague-Dawley-Ratten implantiert. Jedes Tier erhielt eine mit 2µg bzw. 4µg des jeweiligen BMPs dotierte Probe und einen zus{\"a}tzlich, entsprechend dem Massenverh{\"a}ltnis von 20:1 mit 100ng, bzw. 200ng rh-TGF-ß-1 beladenen Tr{\"a}ger auf der kontralateralen Seite. Als Kontrolle wurden unbehandelte bzw. nur mit rh-TGF-ß-1 (10µg und 20µg) dotierte EXKK-Zylinder eingebracht. Durch am 5., 11., 17., 23. und 28. Tag post OP durchgef{\"u}hrte R{\"o}ntgenkontrollen konnten Beginn, Verlauf und Geschwindigkeit der ablaufenden Osteoinduktionsprozesse bewertet werden. Mittels zwei- und dreidimensionaler radiologischer Methoden, labortechnischer und histologischer Auswertungsschritte wurden zudem die in den am 28. Tag post OP explantierten Zylindern vorhandenen Knochenformationen auf ihre Menge, ihre Dichte, ihren Kalziumgehalt und ihre histologische Qualit{\"a}t hin untersucht. Durch R{\"o}ntgen der histologischen Schnitte wurde ein direkter Vergleich histologischer Strukturen mit ihrer r{\"o}ntgenologischen Darstellung m{\"o}glich. F{\"u}r die undotierten EXKK-Tr{\"a}ger und die nur mit rh-TGF-ß-1 rekonstituierten Proben ergab sich weder nach r{\"o}ntgenologischer noch nach histologischer Auswertung ein Anhalt auf osteoinduktive Aktivit{\"a}t. Alle außer den mit EH-BMP dotierten Proben zeigten schon ab dem 11. Tag post OP signifikante Knochenneubildungen. BMP-2 und T4 f{\"u}hrten, gefolgt von T3, insgesamt zur schnellsten und mengen-, kalzium- und dichtem{\"a}ßig am st{\"a}rksten ausfallenden Osteoneogenese. Bei Verwendung von 4µg Morphogen und Zusatz von rh-TGF-ß-1 erreichten rh-BMP-2 und T4 bereits am 23. Tag post OP die auch zu Versuchsende ermittelten Werte. Die Variante EH-BMP lieferte deutlich weniger Knochen und relativ unkonstante Ergebnisse. Die Erh{\"o}hung der implantierten Proteinmenge auf 4µg und der Zusatz von rh-TGF-ß-1 f{\"u}hrten im Mittel in allen Auswertungen zur Steigerung von Menge, Dichte, Kalziumgehalt und Bildungsgeschwindigkeit des induzierten Knochens. Die osteoinduktive Ausbeute von BMP-Varianten mit verbesserter Matrixbindung und verl{\"a}ngerter Retentionszeit im Lagergewebe ist f{\"u}r klinische Belange einer einfachen Dosissteigerung der BMP-Wildtypen vorzuziehen. Die Varianten f{\"u}hren fr{\"u}her und bei Verwendung geringerer Morphogenmengen zu einer dem Wildtyp {\"a}quivalenten Knochenneubildung. Auch die mitogenen Effekte von rhTGF-ß-1 auf das durch die BMPs determinierte Gewebe haben potenzierend wirkenden Einfluss auf osteoinduktive Effekte. Das Vorhandensein weiterer, an der Regulation des Knochenmetabolismus beteiligter Faktoren deutet auf noch verborgenes therapeutisches Potential hin.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Liebl2004,
  author    = {Liebl, Oliver},
  title     = {Knochenregeneration mit rhBMP-2 und unterschiedlichen Tr{\"a}germaterialien - Biomechanische, fluoreszenzmorphometrische und radiomorphometrische Untersuchungen im Rattenmodell},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-12011},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Ziel dieser Studie war es, acht verschiedene Materialien auf ihre Eignung als Tr{\"a}ger f{\"u}r rhBMP-2 zu untersuchen (unl{\"o}sliche kollagene bovine Knochenmatrix ICBM, Hydroxylapatit, a-TCP, Algipore®, BioOss®, Bioglas, Kollagen und Copolymer Ethisorb®). Bei erwachsenen, m{\"a}nnlichen Spargue-Dawley-Ratten wurden Trepanationsdefekte kritischer Gr{\"o}ße im Kieferwinkelbereich (5mm) und in der Kalotte (7mm) gesetzt. Im Femur wurde ein Kontinuit{\"a}tsdefekt von 8mm L{\"a}nge gesetzt. Die Defekte im Unterkiefer und der Kalotte wurden mit den jeweiligen Tr{\"a}ger in Kombination mit 10µg rhBMP-2 implantiert. Im Femurkontinuit{\"a}tsdefekt wurden die Materialien mit 25µg rhBMP-2 dotiert. F{\"u}r synthetisches HA, Algipore® und BioOss® konnte nach Versuchsablauf keine Resorption festgestellt werden. a-TCP und Bioglas zeigten geringe resorptive Prozesse. Bei ICBM und Ethisorb konnten deutlich ausgepr{\"a}gte Resorptionsvorg{\"a}nge nachgewiesen werden. Es konnte gezeigt werden, dass alle getesteten Tr{\"a}ger zusammen mit rhBMP-2 eine deutliche Knochenneubildung induzierten. In den mikroradiographischen und morphometrischen Untersuchungen konnten f{\"u}r ICBM die gr{\"o}ßte und schnellste Zunahme an neu gebildeten Knochen nachgewiesen werden. Die Kalziumphosphatkeramiken unterschieden sich innerhalb der Gruppe nur unwesentlich voneinander. Die geringste Knochenneubildung zeigten die Tr{\"a}ger Bioglas, Kollagen und Ethisorb®. Bei allen Materialien war die Knochenneubildung im Kieferwinkelbereich am st{\"a}rksten. Die Femurproben wurden biomechanisch untersucht. F{\"u}r ICBM, a-TCP und Hydroxylapatit konnten die h{\"o}chsten Elastizit{\"a}tsmodule nachgewiesen werden. ICBM als Tr{\"a}ger f{\"u}r rekombinantes humanes BMP-2 eignete sich in allen Untersuchungen am besten. Es wurde weitgehenden in den neu gebildeten Knochen integriert und zeigte ein ausgezeichnetes Resorptionsverhalten.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Depprich2003,
  author    = {Depprich, Rita},
  title     = {Die osteoinduktive Potenz verschiedener gentechnisch modifizierter Bone Morphogenetic Proteins : Eine vergleichende Untersuchung im Rattenmodell},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-8225},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2003},
  abstract  = {In der vorliegenden experimentellen Studie wurden verschiedene BMP-Wildtypen und gentechnisch modifizierte Bone Morphogenetic Proteins in vivo im Kalottentrepanationsdefekt bei adulten Ratten hinsichtlich ihrer osteogenen Potenz untersucht. F{\"u}r alle Proteine wurde ein equiner Kollagen-Tr{\"a}ger verwendet. Sowohl quantitativ als auch qualitativ die beste Knochenbildung im Vergleich zu rhBMP-2 lieferte die BMP-2 Mutante K12E, bei der die Aminos{\"a}ure Lysin 12 gegen Glutamat ausgetauscht und somit der basische Charakter im Proteinstrang reduziert wurde. Auch T3 und T4, die jeweils durch ein bzw. zwei zus{\"a}tzliche basische Tripletts im N-terminalen Segment eine verst{\"a}rkte Heparinbindungsaffinit{\"a}t besitzen, zeigten in vivo eine gr{\"o}ßere osteogene Potenz als rhBMP-2. Eine deutlich geringere osteogene Potenz ließ sich sowohl bei GDF-5 als auch BMP-6 feststellen. Die Varianten GDF-5 Chim{\"a}r (B2GDF-5) und BMP-2-6 (B2BMP-6), die jeweils die N-terminale Sequenz von BMP-2 bis Lysin 12 fusioniert mit GDF-5 bzw. BMP-6 enthalten, zeigten keine ver{\"a}nderte biologische Aktivit{\"a}t im Vergleich zu GDF-5 bzw. BMP-6. In eukaryonten Zellen exprimiertes CHOBMP-2 zeigte quantitativ sowie qualitativ vergleichbare Knochenbildung wie rhBMP-2. Die angewendete Inhalationsnarkose mit Isofluran erwies sich als ein gut steuerbares Narkoseverfahren, dass apparativ etwas aufwendiger ist als herk{\"o}mmliche Injektionsnarkosen. Mit Isofluran, einem nebenwirkungsarmen, rasch anflutendem bzw. eliminierbarem Narkosegas konnten ausreichende Narkosetiefen erreicht werden. Durch eine selbst konstruierte Atemmaske ließ sich eine gute Passform, eine Minimierung entweichender Gase sowie eine gute Lagerung der Versuchstiere erzielen. Die eingesetzte Pulsoximetrie erwies sich als eine effektive, wenig aufwendige M{\"o}glichkeit, die Narkose ad{\"a}quat zu {\"u}berwachen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Felix2003,
  author    = {Felix, Christian},
  title     = {Evaluierung synergistischer Effekte von rhBMP-2-Mutanten und TGF-Beta1 bei der induzierten Knochenbildung : eine In-vivo-Studie in Ratten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-7810},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2003},
  abstract  = {In der vorliegenden Untersuchung wurde rekombinantes humanes BMP-2 sowie zwei genetisch ver{\"a}nderte Mutanten T3 und T4, jeweils mit rhTGF-ß1 kombiniert. Das Ziel der Studie bestand darin, nachzuweisen, ob TGF-ß1 die osteoinduktive Potenz dieser BMPs steigert. Als Proteinkonzentrationen wurden 0,5µg und 1µg des jeweiligen Proteins gew{\"a}hlt. Des Weiteren wurde untersucht, ob rhTGF-ß1 alleine im heterotopen Implantatlager osteoinduktive Eigenschaften aufweist. Als Tr{\"a}ger f{\"u}r die Proteine wurden bovine ICBM-Zylinder, die aus Spongiosa von R{\"o}hrenknochen gewonnen wurden, verwendet. Die ICBM-Zylinder wurden in die Oberschenkelmuskulatur von Sprague-Dawley-Ratten implantiert. Dabei wurden die mit BMPs und TGF-ß1 kombinierten Proben jeweils in den linken Oberschenkel, die mit den BMPs ohne TGF-ß1 rekonstituierten Proben in den rechten Oberschenkel implantiert. ICBM-Zylinder, die nur mit TGF-ß1 rekonstituiert waren, wurden „leeren" ICBM-Zylindern als Kontrollgruppe gegen{\"u}bergestellt. Die Ratten wurden innerhalb des Untersuchungszeitraumes von 28 Tagen am 5., 11., 17., 23. und 28. Tag post operativ ger{\"o}ntgt. Ebenso am 5., 11., 17., 23. und 28.Tag wurden ihnen fluorochrome Farbstoffe injiziert. Die quantitative Auswertung erfolgte {\"u}ber die R{\"o}ntgenverlaufskontrolle und die Fluoreszenzmikroskopie, die qualitative Auswertung {\"u}ber die histologische Untersuchung von Trennd{\"u}nnschliffen unter dem Lichtmikroskop. Die ICBM-Zylinder der Kontrollgruppe sowie die nur mit TGF-ß1 rekonstituierten Zylinder zeigten weder r{\"o}ntgenologisch, noch histologisch Hinweise auf eine Knochenneubildung. Die quantitativen Ergebnisse zeigten, dass TGF-ß1 die osteoinduktive Aktivit{\"a}t von rhBMP-2, T3 oder T4 steigert. In der T3-Gruppe wurde der st{\"a}rkste synergistische Effekt nachgewiesen. Dieser war in der T4- und der BMP-2-Gruppe kleiner. Die Auswertung der polychromen Sequenzmarkierung best{\"a}tigte quantitativ und qualitativ die R{\"o}ntgenanalyse. In den Histologien konnten keine morphologischen Unterschiede des neu gebildeten Knochengewebes zwischen den einzelnen Gruppen nachgewiesen werden. In der vorliegenden Studie wurde ein synergistischer Effekt von BMPs und TGF-ß1 nachgewiesen. Insgesamt war das Ausmaß jedoch nicht so ausgepr{\"a}gt wie in der Literatur beschrieben [71]. F{\"u}r eine klinische Applikation entsteht durch die Kombination der Wachstumsfaktoren kein deutlicher Vorteil. Es empfiehlt sich vielmehr die Applikation einer in ihrer Wirkung optimierten Monosubstanz, wie z.B. die in dieser Arbeit vorgestellte BMP-Mutante T4.},
  language  = {de}
}