Eine effektive Versorgung von (sub)kritischen Knochendefekten ist eine bislang unzureichend erfüllte klinische Herausforderung. Durch eine zunehmend älter werdende Bevölkerung erhöht sich zudem die Häufigkeit von Begleiterkrankungen wie Osteoporose, welche die Knochenregeneration weiter reduzieren. In vorangegangenen Studien identifizierten wir den WNT-Signalweg als potentes Ziel zur Steuerung der Knochenneubildung. Hierauf aufbauend haben wir erfolgversprechende, neuartige Wirkstoffe auf Glykosaminoglykan-Basis entwickelt, die steuernd in diesen Signalweg eingreifen. Diese wurden durch computergestützte Vorhersagen gepaart mit biophysikalischen Interaktionssstudien bezüglich einzelner Schlüsselmoleküle dieses Signalweges identifiziert und optimiert. Anschließend wurde eine Auswahl chemisch synthetisiert und auf ihre Interaktion mit den Komponenten dieses Signalweges untersucht. Zwei dieser rational konzipierten Moleküle (REGAG1+2) führten im Zellversuch zu einer gesteigerte Aktivität des WNT-Signalweges. Auch im Mausmodell überzeugten sie durch eine erhöhte Knochenneubildung (50%) im Calvariadefekt nach Freisetzung aus einer kommerziell erhältlichen Gelatinematrix. Ziel dieser präklinischen Studie ist die multizentrische Validierung dieser Ergebnisse. Dazu wird das osteogene Potential der Wirkstoffe standortübergreifend untersucht. Als sekundäre Endpunkte evaluieren wir die Bioverträglichkeit über computergestützte Modelle und biophysikalische Interaktionsanalyse sowie über eine in vivo- Proteomanalyse. Zudem werden die Synthese-Strategie für eine erhöhte und effizientere Ausbeute optimiert und die Rahmenbedingungen der Wirkstofffreisetzung untersucht. Auf diese Weise soll eines der Moleküle ausgewählt werden, welches den Wnt-Signalweg besonders effizient moduliert und sich, unter prä-klinischen Bedingungen, als geeignet für weiterführende klinische Studien erweist. Dieser Ansatz kann auf andere Signalwege übertragen werden und eine neue Molekülklasse zur Entwicklung von Medikamenten in den Fokus rücken.