Poliklinik für Kieferorthopädie
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Mechanobiologie & Genetik

Priv. Doz. Dr. rer. nat. Uwe Baumert, Dipl.-Biol.

Leitung des Forschungsbereiches Mechanobiologie & Genetik

Ziel einer orthodontischen Behandlung ist es, einen falsch positionierten Zahn durch die Applikation einer kontinuierlichen Kraft zu bewegen. Diese Kraft stimuliert Umbauprozesse im umliegenden Gewebe, dem Parodontalligament (PDL) und dem Alveolarknochen. Diese führen zu Knochenabbau in Richtung der Kraft („Druckseite“) und Knochenaufbau in der entgegengesetzten Richtung („Zugseite“). Die kieferorthopädische Zahnbewegung (KZB) basiert somit auf der Stimulation des Knochenremodelling durch die Applikation einer kieferorthopädischen Kraft. Die Umbauprozesse sind an ein intaktes PDL gekoppelt. Dies lässt auf eine Kommunikation zwischen den Geweben schließen. Wie diese intra- bzw. interzelluläre Kommunikation im Detail stattfindet, welche Signale bzw. Signalmoleküle daran beteiligt sind und inwieweit diese Kraft- und Richtungsabhängig ist, sind Gegenstand unserer aktuellen Forschung.

Hinzu kommen näher zu bestimmende Patienten-spezifische Komponenten, die die individuelle Biologie eines Patienten widerspiegeln. Hier werden genetische und epigenetische Faktoren und weitere individuelle Risikofaktoren diskutiert, die ebenfalls Gegenstand unserer aktuellen Forschung sind.

Im Forschungsbereich Mechanobiologie & Genetik untersuchen wir zelluläre Reaktionen auf mechanische Kräfte unter Berücksichtigung möglicher genetischer und anderer individueller Risikofaktoren.

Forschungsbereich Mechanobiologie

  • Im Forschungsbereich Mechanobiologie untersuchen wir die zellulären Reaktionen auf mechanische Kräfte in Zellkultur-Modellen. Wir entwickeln hierzu in vitro Modelle zur Simulation der Druck-, Dehnungs- und Scher-Kräfte, die in der kieferorthopädischen Zahnbewegung auftreten. Isolierte, humane Zellen aus dem Parodont (Parodontalligament, Knochen, Zahnzement) werden mechanisch stimuliert und die zelluläre Reaktion mit verschiedenen analytischen Methoden (u.a. RT-qPCR, Westernblot, Immunfluoreszenz, ELISA) bestimmt. So erhalten wir einen Einblick in die Regulation und Signalverarbeitung mechanischer Kräfte in und zwischen den an der kieferorthopädischen Zahnbewegung beteiligten Zellen.

    • Simulation mechanischer Kräfte in vitro
    • Inter- und intrazelluläre Kommunikation der Zellen des Zahnhalteapparates während mechanischer Belastung in vitro
    • Knochenremodellierung aufgrund mechanischer Belastung
    • Knochenremodellierung und Stoffwechsel

Forschungsbereich Genetik

  • Das klinische Ergebnis einer kieferorthopädischen Zahnbewewegung wird unter anderem durch die verwendete Mechanik als auch durch näher zu bestimmende Patienten-spezifische Komponenten beeinflusst. Genetische und epigenetische Faktoren und weitere individuelle Risikofaktoren werden in der Forschung diskutiert, um eine individualisierte, biologisierte Therapie des individuellen Pateinten zu ermöglichen. Diese untersuchen wir im Hinblick auf ihre Auswirkung auf die zelluläre Antwort nach mechanischer Stimulation.

    Die Genetik des Knochenremodelling ist in diesem Zusammenhang eine wichtige individuelle Komponente. Dysostosis cleidocranialis ist eine seltene, autosomal- dominant vererbte Fehlbildung, die alle knochenbildenden Zentren betrifft und durch heterozygote Mutationen im Transkriptionsfaktor RUNX2 hervorgerufen wird. Sie zeigt phänotypische Plastizität und in familiären Fällen eine starke phänotypische Variabilität. Dies macht dieses Syndrom und das Gen RUNX2 auch für Untersuchungen zum Knochenumbau gleichermaßen interessant.

    Weitere individuelle genetische Parameter, die die zelluläre Mechanobiologie beeinflussen sind epigenetische Faktoren, die z. B bei der Differenzierung von Knochenzellen eine wichtige Rolle spielen. Des weiteren werden spezifische Polymorphismen als biologische Marker in der Forschung diskutiert, deren Korrelation mit der Mechanotransduktion den Behandler wichtige Hinweise für die Therapieentscheidung liefern können.

    • Genetik kranio-fazio-dentaler Syndrome
    • Genotyp-Phänotyp-Korrelation kranio-fazio-dentaler Syndrome
    • Auswirkung von Mutationen auf die Knochenremodellierung und die Mechanobiologie