TP3 - SyMBoD

Identifizierung von Biomarkern für die frühzeitige Diagnose und Prognose des Heilungsverlaufs von Knochendefekten bei Type 2 Diabetes Mellitus (T2DM)

Innerhalb des SyMBoD, dessen Vision die Erstellung einer digitalen theranostischen Plattform darstellt, umfasst die Arbeiten des TP3 folgende Ziele: (i) Die Bestimmung individueller, umfassender und zeitaufgelöster molekularer Profile auf Ebene des Transkriptoms, Proteoms und Metaboloms und (ii) die Entwicklung bioinformatischer Analysepipelines zur Aufdeckung von prädiktiven Biomarkern, die entweder für die frühzeitigen Krankheitserkennung oder einer Prognose über den Heilungsverlauf in Patienten mit T2DM und/oder nichtzusammenwachsenden Knochenfrakturen eingesetzt werden können.
Zunächst werden die im TP1 in einem T2DM Rattenmodell erstellten verschiedenen Frakturbehandlungsmethoden eingehend analysiert. Hierfür werden sowohl das Blutplasma, aber auch das regenerierte Gewebe und Wundflüssigkeit mit allen drei o.g. Omics-Methoden untersucht, um einen tiefgreifenden Einblick in den molekularen Verlauf der Frakturheilung zu gewinnen. Anhand dieser Daten kann mittels bioinformatischer Methoden, die u.a. Netzwerk-basierte machine learning Ansätze beinhaltet, eine vorläufige Kandidatenliste potentieller diagnostischer und prognostischer Biomarker erstellt werden, die im weiteren Verlauf in humanen Proben validiert werden können.
Hierfür werden die von TP2 bereitgestellten humane Plasmaproben und perspektivisch Exosomen von verschieden Patientengruppen (mit oder ohne T2DM und mit oder ohne eingeschränkten Knochenheilung) untersucht. Die quantitativen Analysen von RNA, Proteinen und Metaboliten dienen der Entdeckung und Validierung immanenter, Patientengruppen-spezifischer Biomarker. Mittels Netzwerk- und Signalweg-basierter bioinformatischer Methoden wird anhand der integrativen Multi-Omics Daten ein umfassender, systemweiter molekularer Einblick in Patienten mit Leiden an T2DM oder eingeschränkter Knochenheilung möglich, die der Aufdeckung therapieentscheidender Biomarker dienen können. Diese theranostischen Marker werden weitergehend in gezielten Analysen in Patienten validiert und fließen auch in die Modellierungen (TP4) und als Datensätze in die zugängliche Plattform (TP5) ein.