Aesthetic rehabilitation of oligodontia in primary dentition with adhesive partial denture

The primary teeth are essential for bone development and establishment of the arches on occlusion. Thus, the congenitally absence of teeth may trigger a shift in the balance of the occlusion, promoting disharmony in the structures of the maxilla-mandibular system. However, some interventions are possible to be performed in these cases even in pediatric patients, to redirect growth, preventing growth deviations and reestablishing the aesthetic. The aim of this paper is to report the treatment of a 4-year-old child presenting congenitally absence of mandibular central and lateral incisors and maxilla lateral incisors, which consequently compromises aesthetics, occlusal function, and the development and the functional growth of the bones. The oral rehabilitation was performed with an adhesive partial denture, which was able to restore the aesthetic and the occlusal function, therefore being a viable alternative in the treatment of this patient of little age.

Efeito da inibição dos receptores canabinóides CB₁ ou CB₂ durante o período neonatal sobre o dimorfismo sexual esquelético ao longo do desenvolvimento

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Injeção de colecalciferol in ovo e adição de alendronato de sódio na dieta hídrica para frangos de corte

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Morfologia do tecido ósseo de tíbias de frangos de corte submetidos à dieta com 25 hidrocolecalciferol

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

FGFR2 Mutation Confers a Less Drastic Gain of Function in Mesenchymal Stem Cells Than in Fibroblasts

Gain-of-function mutations in FGFR2 cause Apert syndrome (AS), a disease characterized by craniosynostosis and limb bone defects both due to abnormalities in bone differentiation and remodeling. Although the periosteum is an important cell source for bone remodeling, its role in craniosynostosis remains poorly characterized. We hypothesized that periosteal mesenchymal stem cells (MSCs) and fibroblasts from AS patients have abnormal cell phenotypes that contribute to the recurrent fusion of the coronal sutures. MSCs and fibroblasts were obtained from the periostea of 3 AS patients (S252W) and 3 control individuals (WT). We evaluated the proliferation, migration, and osteogenic differentiation of these cells. Interestingly, S252W mutation had opposite effects on different cell types: S252W MSCs proliferated less than WT MSCs, while S252W fibroblasts proliferated more than WT fibroblasts. Under restrictive media conditions, only S252W fibroblasts showed enhanced migration. The presence of S252W mutation increased in vitro and in vivo osteogenic differentiation in both studied cell types, though the difference compared to WT cells was more pronounced in S252W fibroblasts. This osteogenic differentiation was reversed through inhibition of JNK. We demonstrated that S252W fibroblasts can induce osteogenic differentiation in periosteal MSCs but not in MSCs from another tissue. MSCs and fibroblasts responded differently to the pathogenic effects of the FGFR2(S252W) mutation. We propose that cells from the periosteum have a more important role in the premature fusion of cranial sutures than previously thought and that molecules in JNK pathway are strong candidates for the treatment of AS patients.

Association analysis of clinical aspects and vitamin D receptor gene polymorphism with external apical root resorption in orthodontic patients

Introduction: Vitamin D is responsible for the regulation of certain genes at the transcription level, via interaction with the vitamin D receptor, and influences host immune responses and aspects of bone development, growth, and homeostasis. Our aim was to investigate the association of TaqI vitamin D receptor gene polymorphism with external apical root resorption during orthodontic treatment. Methods: Our subjects were 377 patients with Class II Division 1 malocclusion, divided into 3 groups: (1) 160 with external apical root resorption <= 1.43 mm, (2) 179 with external apical root resorption >1.43 mm), and (3) 38 untreated subjects. External apical root resorption of the maxillary incisors was evaluated on periapical radiographs taken before and after 6 months of treatment. After DNA collection and purification, vitamin D receptor TaqI polymorphism analysis was performed by polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism. Univariate and multivariate analyses were performed to verify the association of clinical and genetic variables with external apical root resorption (P <0.05). Results: There was a higher proportion of external apical root resorption in orthodontically treated patients compared with the untreated subjects. In patients orthodontically treated, age higher than 14 years old, initial size of the maxillary incisor root superior to 30 mm, and premolar extraction were associated with increased external apical root resorption. Genotypes containing the C allele were weakly associated with protection against external apical root resorption (CC + CT x TT [odds ratio, 0.29; 95% confidence interval, 0.07-1.23; P = 0.091]) when treated orthodontic patients were compared to untreated individuals. Conclusions: Clinical factors and vitamin D receptor TaqI polymorphism were associated with external apical root resorption in orthodontic patients. (Am J Orthod Dentofacial Orthop 2012; 142: 339-47)

Dental age as indicator of adolescence

AIM: The purpose of the present study was to analyze the relationship between root formation of the first premolars and skeletal maturation stages identified in hand-wrist radiographs. METHODS: A cross-sectional study was carried out involving the panoramic and hand-wrist radiographs obtained on the same date of 232 patients, 123 boys and 109 girls aged 4 years and 5 months to 17 years and 12 months. Root formation stages of the first premolars were related to the ossification stages of the sesamoid bone, epiphyseal stages of the phalanx of the thumb and epiphyseal stages of the radius. RESULTS: The studied variables demonstrated statistically significant correlations. CONCLUSION: Roots of the lower first premolars do not reach 2/3 of their complete length before adolescence.

Controllo molecolare del differenziamento osteoblestico per applicazioni nel campo della rigenerazione del tessuto osseo

The aim of the study was to identify expression signatures unique for specific stages of osteoblast differentiation in order to improve our knowledge of the molecular mechanisms underlying bone repair and regeneration. We performed a microarray analysis on the whole transcriptome of human mesenchymal stem cells (hMSCs) obtained from the femoral canal of patients undergoing hip replacement. By defining different time-points within the differentiation and mineralization phases of hMSCs, temporal gene expression changes were visualised. Importantly, the gene expression of adherent bone marrow mononuclear cells, being the undifferentiated progenitors of bone cells, was used as reference. In addition, only the cultures able to form mineral nodules at the final time-point were considered for the gene expression analyses. To obtain the genes of our interest, we only focused on genes: i) whose expression was significantly upregulated; ii) which are involved in pathways or biological processes relevant to proliferation, differentiation and functions of bone cells; iii) which changed considerably during the different steps of differentiation and/or mineralization. Among the 213 genes identified as differentially expressed by microarray analysis, we selected 65 molecular markers related to specific steps of osteogenic differentiation. These markers are grouped into various gene clusters according to their involvement in processes which play a key role in bone cell biology such as angiogenesis, ossification, cell communication, development and in pathways like TGF beta and Wnt signaling pathways. Taken together, these results allow us to monitor hMSC cultures and to distinguish between different stages of differentiation and mineralization. The signatures represent a useful tool to analyse a broad spectrum of functions of hMSCs cultured on scaffolds, especially when the constructs are conceived for releasing growth factors or other signals to promote bone regeneration. Morover, this work will enhance our understanding of bone development and will enable us to recognize molecular defects that compromise normal bone function as occurs in pathological conditions.

Cartilage hair hypoplasia and the RMRP gene

Introduction: Brief overview of Bone Development Disorders of the Skeleton Cartilage-Hair-Hypoplasia The RMRP gene Specific Aims Material and Methods Results: Clinical Studies Mutation Screen of CHH patients Search for Modifiers Functional Studies of human RMRP Mouse Studies Yeast Studies Discussion: Conclusions Summmary Appendix

Strategies to identify and further characterize novel and known genes involved in regulation of skeletogenesis

372 osteochondrodysplasias and genetically determined dysostoses were reported in 2007 [Superti-Furga and Unger, 2007]. For 215 of these conditions, an association with one or more genes can be stated, while the molecular changes for the remaining syndromes remain illusive to date. Thus, the present dissertation aims at the identification of novel genes involved in processes regarding cartilage/ bone formation, growth, differentiation and homeostasis, which may serve as candidate genes for the above mentioned conditions. Two different approaches were undertaken. Firstly, a high throughput EST sequencing project from a human fetal cartilage library was performed to identify novel genes in early skeletal development (20th week of gestation until 2nd year of life) that could be investigated as potential candidate genes. 5000 EST sequences were generated and analyzed representing 1573 individual transcripts, corresponding to known (1400) and to novel, yet uncharacterized genes (173). About 7% of the proteins were already described in cartilage/ bone development or homeostasis, showing that the generated library is tissue specific. The remaining profile of this library was compared to previously published libraries from different time points (8th–12th, 18th–20th week and adult human cartilage) that also showed a similar distribution, reflecting the quality of the presented library analyzed. Furthermore, three potential candidate genes (LRRC59, CRELD2, ZNF577) were further investigated and their potential involvement in skeletogenesis was discussed. Secondly, a disease-orientated approach was undertaken to identify downstream targets of LMX1B, the gene causing Nail-Patella syndrome (NPS), and to investigate similar conditions. Like NPS, Genitopatellar syndrome (GPS) is characterized by aplasia or hypoplasia of the patella and renal anomalies. Therefore, six GPS patients were enrolled in a study to investigate the molecular changes responsible for this relatively rare disease. A 3.07 Mb deletion including LMX1B and NR5A1 (SF1) was found in one female patient that showed features of both NPS and GPS and investigations revealed a 46,XY karyotype and ovotestes indicating true hermaphroditism. The microdeletion was not seen in any of the five other patients with GPS features only, but a potential regulatory element between the two genes cannot be ruled out yet. Since Lmx1b is expressed in the dorsal limb bud and in podocytes, proteomic approaches and expression profiling were performed with murine material of the limbs and the kidneys to identify its downstream targets. After 2D-gel electrophoresis with protein extracts from E13.5 fore limb buds and newborn kidneys of Lmx1b wild type and knock-out mice and mass spectrometry analysis, only two proteins, agrin and carbonic anhydrase 2, remained of interest, but further analysis of the two genes did not show a transcriptional down regulation by Lmx1b. The focus was switched to expression profiles and RNA from newborn Lmx1b wild type and knock-out kidneys was compared by microarray analysis. Potential Lmx1b targets were almost impossible to study, because of the early death of Lmx1b deficient mice, when the glomeruli, containing podocytes, are still immature. Because Lmx1b is also expressed during limb development, RNA from wild type and knock-out Lmx1b E11.5 fore limb buds was investigated by microarray, revealing four potential Lmx1b downstream targets: neuropilin 2, single-stranded DNA binding protein 2, peroxisome proliferative activated receptor, gamma, co-activator 1 alpha, and short stature homeobox 2. Whole mount in situ hybridization strengthened a potential down regulation of neuropilin 2 by Lmx1b, but further investigations including in situ hybridization and protein-protein interaction studies will be needed.

Valutazione del ruolo dell'espressione di IRS-1 nel differenziamento osteoblastico di cellule di osteosarcoma ed MSCs

L’osteosarcoma (OS) è il tumore primitivo dell’osso più comune in età pediatrica e adolescenziale. L’OS è stato recentemente riconsiderato come una patologia da de-differenziamento, legata all’interruzione del processo cui vanno incontro i precursori osteoblastici, quali le cellule staminali mesenchimali (MSCs), per trasformarsi in osteoblasti maturi. Il sistema IGF è coinvolto nella regolazione della proliferazione e del differenziamento di cellule di OS. IRS-1 è un mediatore critico di tale via di segnalazione e il suo livello di espressione modula il differenziamento di cellule ematopoietiche. Lo scopo di questa tesi è stato quello di definire il ruolo di IRS-1 nel differenziamento osteoblastico di MSCs e cellule di OS. Il potenziale differenziativo di cellule di OS umano e murino e di MSCs derivate da midollo osseo è stato valutato tramite Alizarin Red staining e Real Time-PCR. Dai dati ottenuti è emerso come i livelli di espressione di IRS-1 diminuiscano durante il differenziamento osteoblastico. Conseguentemente, i livelli di espressione di IRS-1 sono stati manipolati utilizzando shRNA per down-regolare l’espressione della proteina o un plasmide per sovra-esprimerla. Sia la down-regolazione sia la sovra-espressione di IRS-1 hanno inibito il differenziamento osteoblastico delle linee cellulari considerate. Allo scopo di valutare il contributo di IRS-1 nella via di segnalazione di IGF-1R è stato utilizzato l’inibitore di tale recettore, αIR-3. Anche in questo caso è stata osservata una riduzione della capacità differenziativa. L’inibitore del proteasoma MG-132 ha portato ad un aumento dei livelli di IRS-1, portando nuovamente all’inibizione del differenziamento osteoblastico e suggerendo che l’ubiquitinazione di questa proteina potrebbe avere un ruolo importante nel mantenimento di appropriati livelli di espressione di IRS-1. I risultati ottenuti indicano la criticità dei livelli di espressione di IRS-1 nella determinazione della capacità differenziativa sia di cellule di OS umano e murino, sia delle MSCs.

Genexpressionsanalyse der fötalen Wachstumsfuge des Rindes

Erkrankungen des Skelettapparats wie beispielsweise die Osteoporose oder Arthrose gehören neben den Herz-Kreislauferkrankungen und Tumoren zu den Häufigsten Erkrankungen des Menschen. Ein besseres Verständnis der Bildung und des Erhalts von Knochen- oder Knorpelgewebe ist deshalb von besonderer Bedeutung. Viele bisherige Ansätze zur Identifizierung hierfür relevanter Gene, deren Produkte und Interaktionen beruhen auf der Untersuchung pathologischer Situationen. Daher ist die Funktion vieler Gene nur im Zusammenhang mit Krankheiten beschrieben. Untersuchungen, die die Genaktivität bei der Normalentwicklung von knochen- und knorpelbildenden Geweben zum Ziel haben, sind dagegen weit weniger oft durchgeführt worden. rnEines der entwicklungsphysiologisch interessantesten Gewebe ist die Epiphysenfuge der Röhrenknochen. In dieser sogenannten Wachstumsfuge ist insbesondere beim fötalen Gewebe eine sehr hohe Aktivität derjenigen Gene zu erwarten, die an der Knochen- und Knorpelbildung beteiligt sind. In der vorliegenden Arbeit wurde daher aus der Epiphysenfuge von Kälberknochen RNA isoliert und eine cDNA-Bibliothek konstruiert. Von dieser wurden ca. 4000 Klone im Rahmen eines klassischen EST-Projekts sequenziert. Durch die Analyse konnte ein ungefähr 900 Gene umfassendes Expressionsprofil erstellt werden und viele Transkripte für Komponenten der regulatorischen und strukturbildenden Bestandteile der Knochen- und Knorpelentwicklung identifiziert werden. Neben den typischen Genen für Komponenten der Knochenentwicklung sind auch deutlich Bestandteile für embryonale Entwicklungsprozesse vertreten. Zu ersten gehören in erster Linie die Kollagene, allen voran Kollagen II alpha 1, das mit Abstand höchst exprimierte Gen in der fötalen Wachstumsfuge. Nach den ribosomalen Proteinen stellen die Kollagene mit ca. 10 % aller auswertbaren Sequenzen die zweitgrößte Gengruppe im erstellten Expressionsprofil dar. Proteoglykane und andere niedrig exprimierte regulatorische Elemente, wie Transkriptionsfaktoren, konnten im EST-Projekt aufgrund der geringen Abdeckung nur in sehr geringer Kopienzahl gefunden werden. Allerdings förderte die EST-Analyse mehrere interessante, bisher nicht bekannte Transkripte zutage, die detaillierter untersucht wurden. Dazu gehören Transkripte die, die dem LOC618319 zugeordnet werden konnten. Neben den bisher beschriebenen drei Exonbereichen konnte ein weiteres Exon im 3‘-UTR identifiziert werden. Im abgeleiteten Protein, das mindestens 121 AS lang ist, wurden ein Signalpeptid und eine Transmembrandomäne nachgewiesen. In Verbindung mit einer möglichen Glykosylierung ist das Genprodukt in die Gruppe der Proteoglykane einzuordnen. Leicht abweichend von den typischen Strukturen knochen- und knorpelspezifischer Proteoglykane ist eine mögliche Funktion dieses Genprodukts bei der Interaktion mit Integrinen und der Zell-Zellinteraktion, aber auch bei der Signaltransduktion denkbar. rnDie EST-Sequenzierungen von ca. 4000 cDNA-Klonen können aber in der Regel nur einen Bruchteil der möglichen Transkripte des untersuchten Gewebes abdecken. Mit den neuen Sequenziertechnologien des „Next Generation Sequencing“ bestehen völlig neue Möglichkeiten, komplette Transkriptome mit sehr hoher Abdeckung zu sequenzieren und zu analysieren. Zur Unterstützung der EST-Daten und zur deutlichen Verbreiterung der Datenbasis wurde das Transkriptom der bovinen fötalen Wachstumsfuge sowohl mit Hilfe der Roche-454/FLX- als auch der Illumina-Solexa-Technologie sequenziert. Bei der Auswertung der ca. 40000 454- und 75 Millionen Illumina-Sequenzen wurden Verfahren zur allgemeinen Handhabung, der Qualitätskontrolle, dem „Clustern“, der Annotation und quantitativen Auswertung von großen Mengen an Sequenzdaten etabliert. Beim Vergleich der Hochdurchsatz Blast-Analysen im klassischen „Read-Count“-Ansatz mit dem erstellten EST-Expressionsprofil konnten gute Überstimmungen gezeigt werden. Abweichungen zwischen den einzelnen Methoden konnten nicht in allen Fällen methodisch erklärt werden. In einigen Fällen sind Korrelationen zwischen Transkriptlänge und „Read“-Verteilung zu erkennen. Obwohl schon simple Methoden wie die Normierung auf RPKM („reads per kilo base transkript per million mappable reads“) eine Verbesserung der Interpretation ermöglichen, konnten messtechnisch durch die Art der Sequenzierung bedingte systematische Fehler nicht immer ausgeräumt werden. Besonders wichtig ist daher die geeignete Normalisierung der Daten beim Vergleich verschieden generierter Datensätze. rnDie hier diskutierten Ergebnisse aus den verschiedenen Analysen zeigen die neuen Sequenziertechnologien als gute Ergänzung und potentiellen Ersatz für etablierte Methoden zur Genexpressionsanalyse.rn

Genexpressionsanalyse boviner mesenchymaler Stammzellen und deren in-vitro-differenzierten Folgelinien

Mesenchymale Stamzellen (MSC) sind Vertreter der adulten Stammzellen. Sie bergen durch ihre große Plastizität ein immenses Potential für die klinische Nutzung in Form von Stammzelltherapien. Zellen dieses Typs kommen vornehmlich im Knochenmark der großen Röhrenknochen vor und können zu Knochen, Knorpel und Fettzellen differenzieren. MSC leisten einen wichtigen Beitrag im Rahmen regenerativer Prozesse, beispielsweise zur Heilung von Frakturen. Breite Studien demonstrieren bereits jetzt auch bei komplexeren Erkrankungen (z.B. Osteoporose) therapeutisch vielversprechende Einsatzmöglichkeiten. Oft kommen hierbei aus MSC gezielt differenzierte Folgelinien aus Zellkulturen zum Einsatz. Dies bedingt eine kontrollierte Steuerung der Differenzierungsprozesse in vitro. Der Differenzierung einer Stammzelle liegt eine komplexe Veränderung ihrer Genexpression zugrunde. Genexpressionsmuster zur Erhaltung und Proliferation der Stammzellen müssen durch solche, die der linienspezifischen Differenzierung dienen, ersetzt werden. Die mit der Differenzierung einhergehende, transkriptomische Neuausrichtung ist für das Verständnis der Prozesse grundlegend und wurde bislang nur unzureichend untersucht. Ziel der vorliegenden Arbeit ist eine transkriptomweite und vergleichende Genexpressionsanalyse Mesenchymaler Stammzellen und deren in vitro differenzierten Folgelinien mittels Plasmid - DNA Microarrays und Sequenziertechniken der nächsten Generation (RNA-Seq, Illumina Plattform). In dieser Arbeit diente das Hausrind (Bos taurus) als Modellorganismus, da es genetisch betrachtet eine hohe Ähnlichkeit zum Menschen aufweist und Knochenmark als Quelle von MSC gut verfügbar ist. Primärkulturen Mesenchymaler Stammzellen konnten aus dem Knochenmark von Rindern erfolgreich isoliert werden. Es wurden in vitro Zellkultur - Versuche durchgeführt, um die Zellen zu Osteoblasten, Chondrozyten und Adipozyten zu differenzieren. Zur Genexpressionsanalyse wurde RNA aus jungen MSC und einer MSC Langzeitkultur („alte MSC“), sowie aus den differenzierten Zelllinien isoliert und für nachfolgende Experimente wo nötig amplifiziert. Der Erfolg der Differenzierungen konnte anhand der Genexpression von spezifischen Markergenen und mittels histologischer Färbungen belegt werden. Hierbei zeigte sich die Differenzierung zu Osteoblasten und Adipozyten erfolgreich, während die Differenzierung zu Chondrozyten trotz diverser Modifikationen am Protokoll nicht erfolgreich durchgeführt werden konnte. Eine vergleichende Hybridisierung zur Bestimmung differentieller Genexpression (MSC vs. Differenzierung) mittels selbst hergestellter Plasmid - DNA Microarrays ergab für die Osteogenese mit Genen wie destrin und enpp1, für die undifferenzierten MSC mit dem Gen sema3c neue Kandidatengene, deren biologische Funktion aufzuklären in zukünftigen Experimenten vielversprechende Ergebnisse liefern sollte. Die Analyse der transkriptomweiten Genexpression mittels NGS lieferte einen noch umfangreicheren Einblick ins Differenzierungsgeschehen. Es zeigte sich eine hohe Ähnlichkeit im Expressionsprofil von jungen MSC und Adipozyten, sowie zwischen den Profilen der alten MSC (eine Langzeitkultur) und Osteoblasten. Die alten MSC wiesen deutliche Anzeichen für eine spontane Differenzierung in die osteogene Richtung auf. Durch Analyse der 100 am stärksten exprimierten Gene jeder Zelllinie ließen sich für junge MSC und Adipozyten besonders Gene der extrazellulären Matrix (z.B col1a1,6 ; fn1 uvm.) auffinden. Sowohl Osteoblasten, als auch die alten MSC exprimieren hingegen verstärkt Gene mit Bezug zur oxidativen Phosphorylierung, sowie ribosomale Proteine. Eine Betrachtung der differentiellen Genexpression (junge MSC vs. Differenzierung) mit anschließender Pathway Analyse und Genontologie Anreicherungsstatistik unterstützt diese Ergebnisse vor allem bei Osteoblasten, wo nun jedoch zusätzlich auch Gene zur Regulation der Knochenentwicklung und Mineralisierung in den Vordergrund treten. Für Adipozyten konnte mit Genen des „Jak-STAT signaling pathway“, der Fokalen Adhäsion, sowie Genen des „Cytokine-cytokine receptor interaction pathway“ sehr spannende Einsichten in die Biologie dieses Zelltyps erlangt werden, die sicher weiterer Untersuchungen bedürfen. In undifferenzierten MSC konnte durch differentielle Genexpressionsanalyse die Rolle des nicht kanonischen Teils des WNT Signalweges als für die Aufrechterhaltung des Stammzellstatus potentiell äußerst einflussreich ermittelt werden. Die hier diskutierten Ergebnisse zeigen beispielhaft, dass besonders mittels Genexpressionsanalyse im Hochdurchsatzverfahren wertvolle Einblicke in die komplexe Biologie der Stammzelldifferenzierung möglich sind. Als Grundlage für nachfolgende Arbeiten konnten interessante Gene ermittelt und Hypothesen zu deren Einfluss auf Stammzelleigenschaften und Differenzierungsprozesse aufgestellt werden. Um einen besseren Einblick in den Differenzierungsverlauf zu ermöglichen, könnten künftig NGS Analysen zu unterschiedlichen Differenzierungszeitpunkten durchgeführt werden. Zudem wären weitere Anstrengungen zur erfolgreichen Etablierung der chondrogenen Differenzierung zur vollständigen Analyse der Genexpression des trilinearen Differenzierungspotentials von MSC wünschenswert.

Arachnomelia in Brown Swiss cattle maps to chromosome 5

Arachnomelia in Brown Swiss cattle is a monogenic autosomal recessive inherited congenital disorder of the skeletal system giving affected calves a spidery look (OMIA ID 000059). Over a period of 20 years 15 cases were sampled in the Swiss and Italian Brown cattle population. Pedigree data revealed that all affected individuals trace back to a single acknowledged carrier founder sire. A genome scan using 240 microsatellites spanning the 29 bovine autosomes showed homozygosity at three adjacent microsatellite markers on bovine Chr 5 in all cases. Linkage analysis confirmed the localization of the arachnomelia mutation in the region of the marker ETH10. Fine-mapping and haplotype analysis using a total of 34 markers in this region refined the critical region of the arachnomelia locus to a 7.19-Mb interval on bovine Chr 5. The disease-associated IBD haplotype was shared by 36 proven carrier animals and allows marker-assisted selection. As the corresponding human and mouse chromosome segments do not contain any clear functional candidate genes for this disorder, the mutation causing arachnomelia in the Brown Swiss cattle might help to identify an unknown gene in bone development.

Ribozyme-mediated reduction of wild-type and mutant cartilage oligomeric matrix protein (COMP) mRNA and protein.

Dominant-negative mutations in the homopentameric extracellular matrix glycoprotein cartilage oligomeric matrix protein (COMP) result in inappropriate intracellular retention of misfolded COMP in the rough endoplasmic reticulum of chondrocytes, causing chondrocyte cell death, which leads to two skeletal dysplasias: pseudoachondroplasia (PSACH) and multiple epiphyseal dysplasia (EDM1). COMP null mice show no adverse effects on normal bone development and growth, suggesting a possible therapy involving removal of COMP mRNA. The goal of this study was to assess the ability of a hammerhead ribozyme (Ribo56, designed against the D469del mutation) to reduce COMP mRNA expression. In COS7 cells transfected with plasmids that overexpress wild-type or mutant COMP mRNA and Ribo56, the ribozyme reduced overexpressed normal COMP mRNA by 46% and mutant COMP mRNA by 56% in a dose-dependent manner. Surprisingly, the use of recombinant adenoviruses to deliver wild-type or mutant COMP mRNA and Ribo56 simultaneously into COS7 cells proved problematic for the activity of the ribozyme to reduce COMP expression. However, in normal human costochondral cells (hCCCs) infected only with adenoviruses expressing Ribo56, expression of endogenous wild-type COMP mRNA was reduced in a dose-dependent manner by 50%. In chondrocytes that contain heterozygous COMP mutations (D469del, G427E and D511Y) that cause PSACH, Ribo56 was more effective at reducing COMP mRNA (up to 70%). These results indicate that Ribo56 is effective at reducing mutant and wild-type COMP levels in cells and suggests a possible mode of therapy to reduce the mutant protein load.