@phdthesis{Hoppensack2013,
  author    = {Hoppensack, Anke},
  title     = {Entwicklung eines humanen In-vitro-Modells des renalen proximalen Tubulus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-81562},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Die Epithelzellen des renalen proximalen Tubulus resorbieren große Mengen an Wasser, Glucose und weiteren wertvollen Substanzen aus dem Prim{\"a}rharn, um deren Ausscheidung zu verhindern. Weiterhin sekretieren sie harnpflichtige Substanzen in den Prim{\"a}rharn und sind in der Lage, in die Zelle aufgenommene Substanzen enzymatisch umzusetzen. Diese Funktionen machen den renalen proximalen Tubulus zu einer wichtigen Einheit f{\"u}r die Nie-renfunktion. Sie f{\"u}hren aber auch zu einer hohen Empfindlichkeit gegen{\"u}ber toxischen Effek-ten von Fremdstoffen. Daher ist ein In-vitro-Modell des renalen proximalen Tubulusepithels sowohl f{\"u}r die Erforschung physiologischer und pathologischer Mechanismen als auch zur Testung der Toxizit{\"a}t von Substanzen, insbesondere neuen Arzneimitteln, bedeutend. Ein weiteres Forschungsfeld, f{\"u}r das ein In-vitro-Gewebe von großem Nutzen w{\"a}re, ist die Ent-wicklung von bioartifiziellen Nierenersatzsystemen. Aufgrund Spezies-spezifischer Unterschiede, z.B. in der Expression von Transportproteinen und Enzymen, ist ein Modell mit humanen Zellen anzustreben. Bisher besteht jedoch ein Mangel an Modellen, die das renale proximale Tubulusepithel f{\"u}r die oben genannten An-wendungsbereiche ad{\"a}quat abbilden. Das Ziel dieser Arbeit war deshalb der Aufbau eines humanen In-vitro-Modells des renalen proximalen Tubulus unter Verwendung von humanen Nierenzellen (human kidney-derived cells, hKDCs), die Eigenschaften renaler Vorl{\"a}uferzellen aufweisen. In Kombination mit die-sen Zellen wurden verschiedene Kultursubstrate getestet. Dabei zeigte sich, dass die Zellen sowohl in Zellkulturplatten als auch auf Kollagen-Typ-I-beschichteten Insertmembranen mehrschichtig wachsen, ohne die typische Morphologie renaler proximaler Tubuluszellen auszubilden. In einem dreidimensionalen Kollagen-Typ-I-Hydrogel bildeten die hKDCs hin-gegen tubul{\"a}re bzw. zyst{\"a}re Strukturen mit einer kubischen bis hochprismatischen Morpho-logie. Da f{\"u}r die oben erw{\"a}hnten Anwendungsbereiche jedoch eine planare Zellschicht ben{\"o}-tigt wird, erfolgte die Testung weiterer biologischer Matrices. Diese waren die Small intestinal submucosa (SIS) und das Biological vascularized scaffold (BioVaSc). Beide ließen sich aus porcinem D{\"u}nndarm herstellen, wobei bei der SIS die Mucosa sowie das Mesenterium ent-fernt wurden. Bei der BioVaSc handelt es sich um ein Darmsegment mit erhaltenem Ge-f{\"a}ßsystem, dass zur Perfusion genutzt wird. Nach ihrer Kultur auf der SIS wiesen die hKDCs das typische Wachstum und die charakteris-tische Morphologie des renalen proximalen Tubulusepithels auf. Dazu geh{\"o}ren die Kontakt-hemmung, die das einschichtige Wachstum erm{\"o}glicht, die kubisch bis hochprismatische Morphologie sowie die Bildung eines B{\"u}rstensaums an der apikalen Zellmembran. Anhand einer Kollagen-Typ-IV- und einer Alcianblau-F{\"a}rbung ließ sich die Bildung einer Basalmemb-ran an der Grenze zur SIS nachweisen. B{\"u}rstensaum- und Basalmembranbildung zeigten die zellul{\"a}re Polarisierung. Weiterhin waren typische Markerproteine renaler proximaler Tu-buluszellen wie N-Cadherin und Aquaporin-1 immunhistochemisch, zum Teil deutlich st{\"a}rker als bei den Ausgangszellen, nachweisbar. Dies belegt einen positiven Einfluss der extrazellu-l{\"a}ren Matrixkomponenten der SIS auf die Ausbildung von Charakteristika des renalen proxi-malen Tubulusepithels. Die Albuminaufnahme als spezifische Funktion war ebenfalls nach-weisbar. Die molekularen Ver{\"a}nderungen der hKDCs w{\"a}hrend der Kultivierung auf der SIS ließen sich weiterhin mittels Raman-Spektroskopie best{\"a}tigen. Aufgrund der starken Interak-tion zwischen Tubulusepithel und umgebenden Kapillarnetzwerk wurde weiterhin die Co-Kultur mit Endothelzellen etabliert. F{\"u}r den Vergleich der hKDCs mit einer etablierten humanen Zelllinie renaler proximaler Tu-buluszellen wurde die HK-2-Zelllinie verwendet. Mit dieser Zelllinie ließen sich die Ergebnisse der hKDCs jedoch nicht reproduzieren, was auf die fehlende Sensitivit{\"a}t der transformierten Zelllinie auf die Substrateigenschaften zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. In der dynamischen Kultur mit der BioVaSc als Matrix waren ein inhomogenes Wachstum sowie eine variierende Markerexpression zu beobachten. Die ließ sich vor allem auf den starken Einfluss der Aussaatdichte sowie die Festigkeit der Matrix zur{\"u}ckf{\"u}hren. Bei einer erfolgreichen Optimierung der Kultur kann dieses Modell jedoch f{\"u}r komplexere Studien in der pharmakologischen Entwicklung n{\"u}tzlich sein. Mit der Kombination aus hKDCs und SIS ist es gelungen, eine einzelne, durchg{\"a}ngige Zell-schicht zu generieren, die wichtige Charakteristika des renalen proximalen Tubulusepithels aufweist. Weitere Untersuchungen sind nun n{\"o}tig, um die Funktionalit{\"a}t des Modells weiter-gehend zu charakterisieren (z.B. der Transport von Substanzen und Sensitivit{\"a}t gegen{\"u}ber toxischen Substanzen). Anschließend kann es f{\"u}r die spezifischen Anwendungen weiterentwickelt werden.},
  subject      = {Niere},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Dickhuth2013,
  author    = {Dickhuth, Janike},
  title     = {Steigerung der Proliferationsf{\"a}higkeit prim{\"a}rer humaner Keratinozyten aus oraler Mukosa im Zellkultursystem durch Anreicherung von humanen epidermalen Stammzellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-94084},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Da Defekte im Bereich der oralen Schleimhaut infolge von Traumata, angeborenen sowie erworbenen Krankheiten die ungest{\"o}rte Funktionsweise in Bezug auf Atmung, Nahrungsaufnahme und Sprache des Menschen empfindlich beeintr{\"a}chtigen und ein ad{\"a}quater, alle Funktionen wiederherstellender Wundverschluss mit dem limitierten Eigengewebe oft nicht m{\"o}glich ist, bietet das Tissue Engineering durch die Entwicklung eines Haut{\"a}quivalents eine aussichtsreiche Alternative. Um eine ausreichende Menge an Zellen f{\"u}r die Herstellung eines autologen Transplantates in kurzer Zeit zur Verf{\"u}gung zu stellen, sollte in der vorliegenden Arbeit eine Methode zur Steigerung der Proliferationsf{\"a}higkeit prim{\"a}rer humaner Keratinozyten aus oraler Mukosa im Zellkultursystem etabliert werden. Dazu mussten zun{\"a}chst {\"u}ber die Explantation von Gewebeproben gesunder Patienten orale Schleimhautzellen gewonnen und die prim{\"a}ren Keratinozyten von den mitwachsenden Fibroblasten isoliert werden. Dies wurde durch chemische und mechanische Separationsmethoden erreicht. Die Kultivierung der exprimierten Zellen erfolgte unter st{\"a}ndiger Beobachtung und physiologischen Bedingungen {\"u}ber einen Zeitraum von mehreren Wochen. Nach Konfluenz der zweiten Passage wurden die Zellen geerntet und f{\"u}r die Versuche vorbereitet. Die Steigerung der Proliferationsf{\"a}higkeit der Keratinozyten sollte durch die Anreicherung epidermaler Stammzellen erreicht werden, da diese insbesondere durch ihre F{\"a}higkeit zur asymmetrischen Teilung die Grundlage f{\"u}r die Regeneration, Differenzierung und Hom{\"o}ostase des Gewebes bilden. Eine M{\"o}glichkeit zur Isolation von Zellen mit Stammzelleigenschaften stellt die Adh{\"a}sion an beschichteten Zellkulturgef{\"a}ßen dar. Die Affinit{\"a}t des haupts{\"a}chlich in Stammzellen vorkommenden ß1­-Integrin-Rezeptors zu Bestandteilen der Basalmembran wie Kollagen­-IV und Laminin sollte die Trennung hoch proliferativer Zellen von weniger teilungsaktiven Zellen leisten und das Protein indirekt als Marker f{\"u}r die Stammzellen fungieren. {\"U}ber die Adh{\"a}sion der Keratinozyten an mit den Komponenten Kollagen-IV und Laminin beschichteten Gef{\"a}ßen ließen sich zwei Zellpopulationen (adh{\"a}rente und nicht-adh{\"a}rente Zellen) gewinnen. Unabh{\"a}ngig von der verwendeten Adh{\"a}sionskomponente zeigten die Fraktionen den charakteristischen Wachstumsverlauf (lag­-Phase, log­- Phase, station{\"a}re Phase und Absterbephase) in vitro kultivierter Zellen, allerdings konnte kein signifikanter Unterschied in Bezug auf die Vitalit{\"a}t und die Proliferationskinetik der Keratinozyten festgestellt werden. Eine nach der geleisteten Auftrennung der Keratinozyten zwischengeschaltete Analyse und Identifikation von Stammzellen mittels ß1­-Integrin­-Marker (z.B. durch einen Immunfluoreszenztest) k{\"o}nnte kl{\"a}ren ob die adh{\"a}rente Population {\"u}berhaupt einen erh{\"o}hten Anteil an hoch proliferativen Keratinozyten beinhaltet oder ob die zahlreichen notwendigen, aber f{\"u}r die Zellen belastenden, Zwischenschritte der hier angewendeten indirekten Methode ausl{\"o}send f{\"u}r die geringen Unterschiede sind. In Anlehnung an die von Stein et al. erarbeiteten guten Ergebnisse bez{\"u}glich der Proliferationskapazit{\"a}t oraler Keratinozyten nach Adh{\"a}sion an Kollagen­-IV­-beschichteten Zellkulturgef{\"a}ßen wurde bei der vorliegenden Arbeit auf die aufw{\"a}ndige immunhistochemische Untersuchung verzichtet. Ein verst{\"a}rktes Wachstum der adh{\"a}renten Population konnte nur bei vereinzelten Proben festgestellt werden; insgesamt konnte die priorit{\"a}r gew{\"u}nschte Steigerung der Proliferation prim{\"a}rer humaner Keratinozyten im Zellkultursystem zur raschen Bereitstellung von Zellen f{\"u}r die Entwicklung eines autologen Mundschleimhaut-Transplantates nicht erreicht werden. Die drei angewandten Verfahren zur Erfassung der Quantit{\"a}t f{\"u}hrten hinsichtlich der Wachstumssteigerung zu {\"a}hnlichen Ergebnissen. Da sie aber zum einen durch das Wegfallen der f{\"u}r die Zellz{\"a}hlung und den WST-1-Test notwendigen Zwischenschritte eine non­-invasive (ohne mechanische Irritation und Interaktion mit Zusatzstoffen), d.h. f{\"u}r die Zellen schonende Methode darstellt und sich zum anderen die Ergebnisse der Real-Time-­Zellanalyse, im Gegensatz zur Endpunkt-­Messung, direkt auf die vorangegangenen Messungen beziehen, {\"u}berzeugte die Auswertung mittels Impedanzmessung in Genauigkeit und Darstellung der Ver{\"a}nderung des Zellwachstums {\"u}ber die Zeit.},
  subject      = {Tissue Engineering},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Dally2013,
  author    = {Dally, Iris},
  title     = {Entwicklung eines bioartifiziellen Rekonstruktionsgewebes f{\"u}r die Luftr{\"o}hrenchirugie und Umsetzung in einen GMP-Prozess},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-98422},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines vaskularisierten, autologen Implantats zur Behandlung von schweren Verletzungen der Trachea im Umfeld der guten Herstellungspraxis. Die Matrix besteht aus einem circa 14 cm langen St{\"u}ck porcinen, azellularisierten D{\"u}nndarm und BioVaSc (Biological Vascularized Scaffold) genannt wird. Dieses wird dann mit isolierten und kultivierten Zellen des Patienten besiedelt und reift f{\"u}r zwei Wochen in einem speziell hierf{\"u}r entwickelten Bioreaktorsystem. Danach erfolgt die Analyse bzw. die Implantation in den Patienten. Nach der Pr{\"a}paration und {\"U}berpr{\"u}fung der Qualit{\"a}t, erfolgte die Azellularisierung der BioVaSc zur Entfernung der porcinen Zellen und der enzymatische Abbau der DNS, unter Erhalt des nat{\"u}rlichen Gef{\"a}ßsystems. Hierf{\"u}r ist Natriumdesoxycholat verwendet worden, wobei R{\"u}ckst{\"a}nde davon das Ansiedeln der autologen Zellen negativ beeinflussen k{\"o}nnten. Deshalb wurde ein Test etabliert, mit dessen Hilfe, das Auswaschen der Azellularisierungsdetergenz bis zur Sterilisation nachweisbar war. Des Weiteren k{\"o}nnten in der BioVaSc nat{\"u}rlicherweise enthaltene Endotoxine Immunreaktionen im sp{\"a}teren Empf{\"a}nger ausl{\"o}sen. Die gesetzlichen Grenzwerte konnten durch Modifikationen des Protokolls, unter Ber{\"u}cksichtigung der guten Herstellungspraxis, erreicht werden. Weiterhin konnte histologisch eine weitgehende DNS- und Zellfreiheit nachgewiesen werden, in der quantitativen Analyse ergab sich eine Abreicherung von 97\% im Vergleich zum Ausgangsmaterial. Zur Bestimmung der funktionellen Stabilit{\"a}t der azellularisierten Matrix wurde die maximal tolerable Zugspannung bestimmt. Zur Besiedlung der Gef{\"a}ße der Matrix wurden mikrovaskul{\"a}re Endothelzellen und f{\"u}r das Lumen Fibroblasten und Skelettmuskelzellen verwendet. Die Protokolle zur Isolation und Kultur sind hierzu unter den Bedingungen der guten Herstellungspraxis etabliert, optimiert und mit, soweit m{\"o}glich, zertifizierten Reagenzien durchgef{\"u}hrt worden. Zur genauen Charakterisierung der Zellen wurden diese immunhistologisch {\"u}ber vier Passagen analysiert, wobei sich je nach Zelltyp und Differenzierungsstadium unterschiedliche Expressionsmuster ergaben. Zur Herstellung des autologen Implantats wurden zun{\"a}chst die mikrovaskul{\"a}ren Endothelzellen in das vorhandene Gef{\"a}ßsystem der BioVaSc eingebracht und dann f{\"u}r sieben Tage im etablierten Bioreaktorsystem kultiviert. Danach erfolgte die Besiedlung des Lumens mit Skelettmuskelzellen und Fibroblasten und die weitere siebent{\"a}gige Kultur im Bioreaktorsystem. Die Besiedlung des Gef{\"a}ßsystems musste optimiert werden, um sowohl die Besiedlungsdichte zu steigern als auch die Effizienz zu erh{\"o}hen. Das Lumen konnte mit der etablierten Methode vollst{\"a}ndig besiedelt werden. Nach vierzehnt{\"a}giger Kultur im Bioreaktorsystem erfolgte die Kontrolle der Zellvitalit{\"a}t, wobei sowohl in den Gef{\"a}ßstrukturen als auch im Lumen der BioVaSc vitale Zellen nachweisbar waren. Histologische Analysen zeigten, dass die mikrovaskul{\"a}ren Endothelzellen in den verbliebenen vaskul{\"a}ren Strukturen CD31 und den vWF exprimieren. Wohingegen die histologische Unterscheidung zwischen Fibroblasten und Skelettmuskelzellen nicht m{\"o}glich ist. Zus{\"a}tzlich wurde die BioVaSc mit upcyte mvEC der Firma Medicyte besiedelt. Nach der vierzehnt{\"a}gigen Kultur im Bioreaktorsystem waren die Zellen sowohl in den Gef{\"a}ßstrukturen als auch im Lumen und im Bindegewebe vital nachweisbar. In der histologischen Analyse konnte die Ausbildung von CD31, eNOS und vWF nachgewiesen werden. Des Weiteren wurde die Matrix mit mesenchymalen Stammzellen besiedelt, um zu analysieren, ob die Scherkr{\"a}fte die Ausbildung endothelialer Marker stimulieren k{\"o}nnen. Nach vierzehnt{\"a}giger Kultur konnte in den histologischen Analysen keine Ausbildung von CD31 oder dem vWF gefunden, allerdings vitale Zellen nachgewiesen werden.},
  subject      = {Regenerative Medizin},
  language  = {de}
}