Title (eng)
Osteoarthritis on a chip
a novel research model for cartilage regeneration
Author
Julie Rosser
Degree supervisor
Florien Jenner
Degree supervisor
Peter Ertl
Degree supervisor
Monika Egerbacher
Description (eng)
PhD thesis - University of Veterinary Medicine Vienna - 2021 The full text is only available to university members. Please log in!
Abstract (eng)
Osteoarthritis is currently the most common orthopedic disease in the western world and as such, costs hundreds of billions of euros annually in the United States and Europe. The disease manifests itself in joint pain and limited mobility, which leads to severe impairment and psychological stress on the patient in daily life. The disease is triggered by injuries to the cartilage tissue in the joint, which result in further inflammation and degeneration. At the moment, the therapeutic options are limited to symptomatic pain relief or the use of an artiicial joint, since healing is still a major challenge. A major obstacle to the development and approval of new drugs is the need for animal testing, which is becoming increasingly criticized due to obvious ethical and inancial concerns. The most promising alternative to animal testing to date is the cultivation of the smallest possible unit of an organ within microfluidic channels. These "organs-on-chips" can either be used to study physiological functions or to simulate disease as "diseases-on-chips". An "arthritis chip" that has similar properties to cartilage tissue in the body would greatly increase the chances of identifying drug treatment and can also be used to personalize medicine by analyzing the body's own cells. This work describes the development of such an "arthritis chip" in order to gain important insights into the onset, course and treatment of the disease. Previous results indicate that our microtissue model emulates the basic characteristics of native cartilage and responds to biochemical injury, thus providing a new foundation for exploration of osteoarthritis pathophysiology in both human and veterinary patients. The newly developed system has great potential to revolutionize drug development and treatment of arthritis by replacing animal testing and dramatically improving eficacy and time to market.
Description (deu)
PhD Arbeit - Veterinärmedizinische Universität Wien - 2021 Aus rechtlichen Gründen sind nicht alle Teile dieser Arbeit frei zugänglich. Der Zugriff auf den elektronischen Volltext ist auf Angehörige der Veterinärmedizinischen Universität Wien beschränkt. Bitte einloggen!
Abstract (deu)
Arthrose ist die weltweit häuigste Gelenkserkrankung erwachsener Menschen, Pferde und Hunde. Auslöser der Krankheit sind Verletzungen des Knorpelgewebes im Gelenk, die weitere Entzündungs- und degenerative Prozesse zur Folge haben. Arthrose ist durch die degenerative Zerstörung des Gelenkknorpels charakterisiert, betrifft aber das gesamte Gelenk inklusive des subchondralen Knochens und der Synovialmembran. Die Erkrankung äußert sich durch Gelenksschmerzen, Funktionsstörungen und eine limitierte Mobilität, was zu Bewegungseinbußen, Einschränkungen im Alltag und somit zu psychischer Belastung und eingeschränkter verminderter Lebensqualität der Patienten führt. Neben der individuellen Belastung verursacht Arthrose volkswirtschaftliche Kosten in der Höhe von hunderten Milliarden Euro jährlich. Da adulter Gelenksknorpel keine regenerativen und nur limitierte reparative Fähigkeiten besitzt, sind die therapeutische Möglichkeiten derzeit auf symptomatische Schmerzbehandlungen oder den Einsatz eines künstlichen Gelenks beschränkt. Ein großes Hindernis bei der Entwicklung und Zulassung von neuen Medikamenten sind die benötigten Tierversuche, welche wegen offensichtlicher ethischer und inanzieller Gründe auf immer mehr Kritik stoßen. Die aussichtsreichste Alternative zu Tierversuchen heute ist die Kultivierung der kleinstmöglichen Einheit eines Organs innerhalb Mikrofluid-Kanäle. Diese „Organs-on-chips" können sowohl zum Studium physiologischer Funktionen als auch zur Simulation von Krankheitsprozessen als „Diseases-on-chips" verwendet werden. Ein „Arthrosechip", der ähnliche Eigenschaften wie Knorpelgewebe im Körper aufweist, könnte als high-troughput screening assay wesentlich zur Entwicklung neuer medikamentöser Therapien und zur Reduktion der dafür nötigen Tierversuche dienen. Zusätzlich kann ein solches „Arthrosechip" durch Nutzung körpereigener Zellen im Sinne der„personalized medicine" zur Identiikation der individuell optimalen Therapie eingesetzt werden. Die hier vorgelegte PhD-Arbeit beschreibt der Entwicklung eines solchen „Arthrosechips" mit dem Ziel, wichtige Einblicke in den Beginn, Verlauf und die Behandlung der Krankheit zu gewinnen. Bisherige Ergebnisse des „Arthrosechips" indizieren, dass unser Mikrogewebe die grundlegenden Eigenschaften nativen Knorpels nachahmt und auf biochemische Verletzungen anspricht und somit ein neues Modell für die Erforschung der Pathophysiologie von Arthrose sowohl bei Menschen als auch bei Veterinärpatienten bietet. Das neu entwickeltes System hat das Potential die Medikamentenentwicklung und auch Behandlung von Arthrose durch den Ersatz von Tierversuchen und eine Verbesserung der Test-Wirksamkeit und verkürzte Markteinführungszeit zu revolutionieren.
Type (eng)
Dissertation
Language
[eng]
Persistent identifier
https://phaidra.vetmeduni.ac.at/o:4614
AC number
AC17640511
DOI
10.34876/9s3h-yb17
Number of pages
129
Date issued
2021
License
All rights reserved