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Fragestellung: Die Behandlung der Osteoporose ist weiterhin eine Herausforderung. Das RANK/OPG-System spielt im Knochenstoffwechsel eine wichtige Rolle, da u.a. durch RANKL Osteoklasten aktiviert werden. Die Regulation dieses Systems ist bei Osteoporose gestört. Neue Medikamente wie Denosumab greifen in dieses System ein, indem sie als Antikörper RANKL binden. Jedoch sind Antikörper aufgrund ihrer Nebenwirkungen und über Monate anhaltenden Effekte nicht unumstritten. Weitere innovative Möglichkeiten zum Eingreifen in das RANK/OPG-System sind daher notwendig.

In der vorliegenden Studie wurde daher die Möglichkeit untersucht durch Virus-Like Particles (VLPs) small interfering RNA (siRNA) im Tiermodell einzuschleusen und dadurch direkt die RANKL-Synthese zu blockieren.

Methodik: Die vom Polyoma JC Virus abgeleiteten VLPs wurden als Trägermoleküle für RANKL-siRNA genutzt. Als Rezeptor für den zellulären Uptake wurde der Serotonin-Rezeptor 5-HT2a genutzt. Der Knockdown mittels VLPs wurde zunächst in vitro in Osteoblasten der Ratten getestet. Danach erfolgte die intraperitoneale Injektion der mit RANKL-siRNA beladenen VLPs in vivo in Ratten in verschiedenen Konzentrationen (40-150µg VLP/Tier = 0.14-52mg/kg KG). Es wurden mehrere Versuche durchgeführt mit Gruppengrößen von 5-10 Tieren/Gruppe. Es gab zwei Kontrollgruppen: eine Gruppe erhielt Injektionen von NaCl, die zweite VLPs mit nicht wirkender Control-siRNA. Die Gabe der VLPs erfolgte an Tag 1 und 7. Zur Untersuchung des Knockdown-Ergebnisses erfolgten ELISA- und qPCR-Untersuchungen von Lendenwirbelkörpern und Tibiae. Zur Analyse des Expressionsverlaufs von RANKL erfolgten Analysen nach 3, 7 und 14 Tagen. Tiere, die nach 14 Tagen getötet wurden erhielten 2 Injektionen (Tag 1 und 7).

Ergebnisse: Der Knockdown durch VLP-vermittelte RANKL-siRNA in Osteoblasten in vitro betrug 60-90% auf mRNA-Ebene (qPCR) und Protein-Ebene (Western Blot).

In vivo zeigte sich der Knockdown abhängig von der applizierten VLP-Dosis. Bei 150µg VLP/Tier zeigte sich eine signifikante Herunterregulation der RANKL-mRNA um 25-50%. Der Knockdown war abhängig vom Zeitpunkt der VLP-Applikation. 3 Tage nach Injektion zeigte sich eine signifikante Herunterregulation um 30% der mRNA. 7 Tage nach Injektion war kein signifikanter Unterschied mehr nachweisbar. Bei zweimaliger Injektion (Tag 1 und 7) zeigte sich nach 14 Tagen weiterhin eine signifikanter Knockdown der RANKL-mRNA um ca. 30%. Ergebnisse auf Proteinebene in ELISA-Tests zeigten ähnliche Tendenzen. Unverträglichkeiten nach VLP-Applikation zeigten sich nicht.

Schlussfolgerung: Diese Studie zeigt zum ersten Mal die erfolgreiche Transfektion von siRNA mittels VLPs im Rattentier-Modell. Mittels dieser Methode ist es möglich die Expression von RANKL-mRNA signifikant zu reduzieren und könnte eine innovative Therapieoption bei der Osteoporose darstellen. Weitere Versuche an ovariektomierten Ratten sind notwendig um das Potential dieser innovativen Methode bei Osteoporose weiter zu untersuchen.