Stammzellbiologie und Regenerative Medizin
Team:
Dr. Leyla Doğan leyla.dogan@uni-wuerzburg.de
Prof. Dr. P. Wörsdörfer philipp.woersdoerfer@uni-wuerzburg.de
Prof. S. Ergün sueleyman.erguen@uni-wuerzburg.de
Assoziiert (extern): F. Edenhofer
Kürzlich entwickelte Verfahren zur gezielten Reprogrammierung von Zellen eröffnen vielversprechende, bislang unzugängliche Anwendungsgebiete der Biomedizin. Patienten-eigene reprogrammierte Zellen wie z.B. induzierte pluripotente Stamm- (iPS-) Zellen stellen eine vielversprechende Grundlage für die Modellierung von Krankheiten und Entwicklung von Zell- und Gewebeersatztherapien dar. Unserer Arbeitsgruppe ist erstmalig die künstliche Herstellung von neuralen Stammzellen (iNS-Zellen) aus Bindegewebszellen der Maus gelungen. Diese künstlich hergestellten Zellen haben wir erfolgreich in Tiermodellen für Entmarkungskrankheiten verwendet. Des Weiteren identifizierte unsere Arbeitsgruppe in der Adventitia adulter menschlicher Blutgefäße eine Stammzellnische, die nicht nur vaskuläre, sondern auch nicht-vaskuläre Stamm- und Progenitorzellen beherbergt und von uns als „Vaskulogene Zone“ benannt wurde. Unsere Forschungen zielen auf die Reprogrammierung bzw. endogene Rekrutierung adulter Stammzellen des Zentralnervensystems und des kardiovaskulären Systems für die Zellersatztherapie.
Im Speziellen gehen wir folgenden Fragestellungen nach:
- Welche extrinsischen sowie intrinsischen Faktoren beeinflussen die direkte Reprogrammierung somatischer Zellen in adulte Stammzellen? (Fokus auf das Zentralnervensystem und Kardiovaskuläres System)
- Welche epigenetischen Mechanismen sind an der Zellkonvertierung beteiligt und durch welche molekularen Signale werden sie reguliert?
- Welche Rollen spielen die durch BMP, Shh, und Wnt induzierten Signalwege bei der Reprogrammierung von Zellen?
- Für welche differenzierten Zelltypen lassen sich Vorläufer- und Stammzellen in der vaskulären Adventitia identifizieren und welche Mechanismen kontrollieren deren Differenzierungsprozesse?
- Welches funktionelle Potential haben reprogrammierte neurale und kardiovaskuläre Zellen für Zellersatztherapien und die Krankheitsmodellierung?
Abb. 1: Primärzellen z.B. aus der Haut oder Haarwurzel können in induzierte pluripotente Stamm- (iPS-) Zellen reprogrammiert werden, die sehr ähnlich zu embryonalen Stammzellen sind. Patienten-spezifische iPS-Zellen könnten für vielfältige biomedizinische Anwendungen herangezogen werden, wie z.B. Krankheitsmodellierung, drug screening, tissue engineering und Zellersatztherapie (modifiziert nach Stadtfeld & Hochedlinger, 2010)
Abb. 2: Oben: Stamm- und Vorläuferzellen der adventitiellen „Vaskulogene Zone“ der Gefäßwand (VW-SCs) können in beide Richtungen mobilisiert werden: a) in die Umgebung der Gefäßwand, z.B. durch Signale, die im Falle einer Ischämie, Entzündung und/oder eines Tumors freigesetzt werden und b) in Richtung Gefäßlumen, z.B. durch Endothelschaden oder atherosklerotische Plaques. Unten: Adulte VW-SCs aus der Adventitia der menschlichen A. thoracica interna differenzieren in Perizyten/glatte Muskelzellen, die die in vitro gebildeten endothelialen Tubes durch HUVEC (in Kollagengel, nach Stimulation mit VEGF) ähnlich wie bei Perizyten ummanteln.
Abb. 3: Beispiele reprogrammierter Zellen. Links: aus menschlichen Hautzellen abgeleitete Herzmuskelzellen (α-Actinin, grün; Zellkern: blau). Rechts: aus Bindegewebszellen der Maus direkt konvertierte neurale Stammzellen (iNS-Zellen) bilden Astrozyten nach Transplantation in ein Tiermodell
Film 1: Animation zur Protein-Transduktion als minimal-invasive Methode zur Manipulation von Stammzellen. Wir produzieren biologisch aktive, zell-permeable Proteine, um Zellen zu reprogrammieren, ohne sie genetisch verändern zu müssen.
Ausgewählte Publikationen:
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