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Zielsetzung und Fragestellung: Das RANKL/OPG-System spielt im Knochenmetabolismus eine wesentliche Rolle. Bei Osteoporose ist dieser Mechanismus gestört. In vorangegangenen Studien konnten wir belegen, dass durch Virus-like Particles (VLPs) small interfering RNA (siRNA) in Ratten eingeschleust werden kann um einen Knockdown der Expression des membranständigen RANKL zu erzielen. Die vorliegende Studie untersucht nun die Möglichkeit eines simultanen RANKL-Knockdowns mit OPG-Expressionssteigerung an Knochen von weiblichen Ratten durch diese Methode.

Material und Methoden: Als Versuchstiere wurden weibliche Spraque-Dawley Ratten genutzt. Vom Polyoma JC Virus abgeleitete VLPs wurden als Transporter für RANKL-siRNA bzw. OPG-DNA genutzt. Die Dosierung betrug 150 µg VLP mit 3 µg OPG-DNA-Kassetten und/oder 20 mM siRNA. Der 5-HT2a-Rezeptor diente als Uptake-Rezeptor in die Zellen. Die Tiere wurden in mehrere Kontroll- und Therapiegruppen eingeteilt. 1 Therapie-Gruppe erhielt nur Injektionen mit VLPs und OPG-DNA-Kassetten, 1 Gruppe erhielt VLPs mit OPG-DNA-Kassette und RANKL-siRNA. Die Gruppen wurden unterteilt in Subgruppen mit Tötung nach 3,7 bzw. 14 Tagen zur Analyse des Expressionsverlaufs, da die Auswertung anhand der Knochen erfolgte. Die Kontrollgruppen wurden VLPs mit Kontroll-siRNA (siCTRL) und VLPs mit einem grün fluoreszierenden Protein-Konstrukt (GFP-Konstrukt) behandelt. Die Gruppengröße betrug jeweils n=3. Zur Untersuchung des Knockdown-Ergebnisses bzw. der Expression-Steigerung erfolgten qPCR-Untersuchungen an Tibiae.

Ergebnisse: Es konnte in der Therapiegruppe durch VLP-vermittelte RANKL-siRNA eine signifikante Inhibition der RANKL-mRNA bestätigt werden. Eine Steigerung der OPG-Expression durch die VLP-vermittelten Transfer von OPG-DNA-Kassetten war nur im kurzen Intervall von 3 Tagen messbar, anschließend kam es zu einem Abfall. Überraschenderweise kam es bei isoliertem VLP-vermittelten Transfer von OPG-DNA-Kassetten zu einem konstanten Knockdown der RANKL-mRNA. Der simultane Ansatz von VLP vermitteltem Transfer von OPG-DNA-Kassetten und RANKL-siRNA zeigte keine Verstärkung des Knockdowns der RANKL-mRNA, jedoch eine Steigerung der Expression von OPG nach 14 Tagen.

Diskussion und Schlussfolgerung: Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass ein simultaner VLP vermittelter Transfer von RANKL-siRNA und OPG-DNA-Kassetten im Tiermodell möglich ist und zu einem RANKL-mRNA-Knockdown und OPG-Expressionssteigerung führt. Die Kombination aus beiden Interventionen zeigte für OPG eine Expressionssteigerung nach 14 Tagen. Auffällig war eine konstante Herunterregulierung der RANKL-mRNA bei singulärer Applikation VLP vermittelter OPG-DNA-Kassetten.