@phdthesis{Massih2024, author = {Massih, Bita}, title = {Human stem cell-based models to analyze the pathophysiology of motor neuron diseases}, publisher = {Frontiers in Cell and Developmental Biology}, doi = {10.25972/OPUS-34637}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-346374}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Motor neuron diseases (MNDs) encompass a variety of clinically and genetically heterogeneous disorders, which lead to the degeneration of motor neurons (MNs) and impaired motor functions. MNs coordinate and control movement by transmitting their signal to a target muscle cell. The synaptic endings of the MN axon and the contact site of the muscle cell thereby form the presynaptic and postsynaptic structures of the neuromuscular junction (NMJ). In MNDs, synaptic dysfunction and synapse elimination precede MN loss suggesting that the NMJ is an early target in the pathophysiological cascade leading to MN death. In this study, we established new experimental strategies to analyze human MNDs by patient derived induced pluripotent stem cells (iPSCs) and investigated pathophysiological mechanisms in two different MNDs. To study human MNDs, specialized cell culture systems that enable the connection of MNs to their target muscle cells are required to allow the formation of NMJs. In the first part of this study, we established and validated a human neuromuscular co-culture system consisting of iPSC derived MNs and 3D skeletal muscle tissue derived from myoblasts. We generated 3D muscle tissue by culturing primary myoblasts in a defined extracellular matrix in self-microfabricated silicone dishes that support the 3D tissue formation. Subsequently, iPSCs from healthy donors and iPSCs from patients with the progressive MND Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) were differentiated into MNs and used for 3D neuromuscular co-cultures. Using a combination of immunohistochemistry, calcium imaging, and pharmacological stimulations, we characterized and confirmed the functionality of the 3D muscle tissue and the 3D neuromuscular co-cultures. Finally, we applied this system as an in vitro model to study the pathophysiology of ALS and found a decrease in neuromuscular coupling, muscle contraction, and axonal outgrowth in co-cultures with MNs harboring ALS-linked superoxide dismutase 1 (SOD1) mutation. In summary, this co-culture system presents a human model for MNDs that can recapitulate aspects of ALS pathophysiology. In the second part of this study, we identified an impaired unconventional protein secretion (UPS) of Sod1 as pathological mechanisms in Pleckstrin homology domain-containing family G member 5 (Plekhg5)-associated MND. Sod1 is a leaderless cytosolic protein which is secreted in an autophagy-dependent manner. We found that Plekhg5 depletion in primary MNs and NSC34 cells leads to an impaired secretion of wildtype Sod1, indicating that Plekhg5 drives the UPS of Sod1 in vitro. By interfering with different steps during the biogenesis of autophagosomes, we could show that Plekhg5-regulated Sod1 secretion is determined by autophagy. To analyze our findings in a clinically more relevant model we utilized human iPSC MNs from healthy donors and ALS patients with SOD1 mutations. We observed reduced SOD1 secretion in ALS MNs which coincides with reduced protein expression of PLEKHG5 compared to healthy and isogenic control MNs. To confirm this correlation, we depleted PLEKHG5 in control MNs and found reduced extracellular SOD1 levels, implying that SOD1 secretion depends on PLEKHG5. In summary, we found that Plekh5 regulates the UPS of Sod1 in mouse and human MNs and that Sod1 secretion occurs in an autophagy dependent manner. Our data shows an unreported mechanistic link between two MND-associated proteins.}, subject = {Tissue Engineering}, language = {en} } @phdthesis{WeissenbergergebKunz2023, author = {Weissenberger [geb. Kunz], Manuela-Hermina}, title = {Adenoviraler Gentransfer von SOX9 zur chondrogenen Differenzierung von humanen mesenchymalen Stammzellen}, doi = {10.25972/OPUS-32122}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-321221}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2023}, abstract = {Der adenovirale SOX9-Gentransfer induziert nach 3-w{\"o}chiger in vitro Pelletkultur die chondrogene Differenzierung humaner mesenchymaler Stammzellen in Pelletkultur wirksamer als der TGFB1 Gentransfer mit geringerer Chondrozytenhypertrophie. Eine solche Technologie k{\"o}nnte zuk{\"u}nftig in vivo die Bildung von stabilerem hyalinem Knorpelregeneratgewebe erm{\"o}glichen.}, subject = {Hyaliner Knorpel}, language = {de} } @phdthesis{Melms2019, author = {Melms, Hannah}, title = {Charakterisierung und Analyse mesenchymaler Stammzellen dentalen Ursprungs mit Fokus auf die dentalen Aspekte der Hypophosphatasie - Etablierung eines in vitro Modells -}, doi = {10.25972/OPUS-18984}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-189844}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2019}, abstract = {Im seltenen Krankheitsbild der Hypophosphatasie (HPP) treten aufgrund der Fehlfunktion der Gewebe-unspezifischen Alkalischen Phosphatase (tissue-nonspecific alkaline phosphatase, TNAP) skelettale und dentale Symptome in sehr variabler Auspr{\"a}gung auf. Der vorzeitige Verlust von Milchz{\"a}hnen ist das zahnmedizinische Leitsymptom und in vielen F{\"a}llen ein erstes Anzeichen dieser Erkrankung. In dieser Arbeit wurde ein in vitro Modell der HPP etabliert und der Fokus auf die dentalen Aspekte dieser Erkrankung gelegt. Hierzu wurden mesenchymale Stammzellen (MSCs) aus Bereichen analysiert, die bei einer Erkrankung von dieser Mineralisierungsst{\"o}rung betroffen sind. Es wurden dentale Stammzellen aus der Pulpa (dental pulp stem cells, DPSCs) und dem parodontalen Ligament (periodontal ligament stem cells, PDLSCs) isoliert und im Vergleich zu Stammzellen aus dem Knochenmark (bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs) charakterisiert. Um den Einfluss der Spendervariabilit{\"a}t zu reduzieren, wurden aus dem gesamten dentalen Probenmaterial nur vollst{\"a}ndige Probenpaare aus DPSCs und PDLSCs von 5 Spendern f{\"u}r die vergleichenden Analysen verwendet. Die dentalen MSCs konnten somit paarweise direkt miteinander verglichen werden. DPSCs gelten seit ihrer Entdeckung von Gronthos et al. im Jahr 2000 als geeignete Quelle f{\"u}r die Stammzellgewinnung mit vielversprechenden Anwendungsm{\"o}glichkeiten im Bereich des Tissue Engineering und der regenerativen muskuloskelettalen Medizin. PDLSCs sind aufgrund der parodontalen Problematik der HPP von besonderem Interesse in dieser Arbeit. Die Isolation von Stammzellen aus Pulpa und PDL konnte mit dem Nachweis der sogenannten Minimalkriterien f{\"u}r MSCs best{\"a}tigt werden. In diesem durch Enzyminhibition mit Levamisol induzierten in vitro Modell der HPP wurde die TNAP-abh{\"a}ngige Genexpression, die Enzym-Aktivit{\"a}t und das osteogene Differenzierungspotenzial an diesen drei Mineralisierungs-assoziierten MSCs untersucht. Die erweiterte Genexpressionsanalyse in Kooperation mit der Core Unit Systemmedizin der Universit{\"a}t W{\"u}rzburg mit einer RNA-Sequenzierung der PDLSCs ergab interessante Einblicke in die differentielle Genexpression nach der TNAP-Inhibition w{\"a}hrend der osteogenen Differenzierung und Ansatzpunkte f{\"u}r weitere Analysen. Die beobachteten Genregulationen waren nach dem derzeitigen Verst{\"a}ndnis pathologischer Zusammenh{\"a}nge nachvollziehbar und simulierten in vitro HPP-relevante Signalwege repr{\"a}sentativ. Insbesondere die signifikante Genregulation von P2X7 und DMP1, sowie Zusammenh{\"a}nge aus dem Wnt-Signalweg zeigen hinsichtlich der dentalen Aspekte der HPP neue Ansatzpunkte auf. Die erh{\"o}hte P2X7-Expression in diesem in vitro HPP-Modell scheint mit der Parodontitis-Problematik der HPP zu korrelieren und verdeutlicht unter anderem die multifaktorielle {\"A}tiologie und Pathogenese der Parodontitis. Die Tatsache, dass die experimentellen Beobachtungen in Einklang mit dem klinischen Bild der HPP gebracht werden k{\"o}nnen, best{\"a}tigt die Relevanz des hier etablierten in vitro Modells. Zusammenfassend konnten anhand dieses in vitro Modells der HPP neue Aspekte aufgedeckt werden, die nicht nur im Hinblick auf die dentale Problematik der HPP aufschlussreich sind.}, subject = {Hypophosphatasie}, language = {de} } @phdthesis{GriessPorsch2017, author = {Grieß-Porsch, Simone Margot}, title = {Analyse der Beteiligung parthenogenetischer Zellen an der Gehirnentwicklung in chim{\"a}ren Mausembryonen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-155703}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2017}, abstract = {In der vorliegenden Arbeit wurden die Verteilungsmuster von PG-Donorzellen in Gehirnen von M{\"a}usechim{\"a}ren, die nach dem Aggregations- und dem ESC-Verfahren generiert wurden, im Embryonalstadium E14.5 untersucht und miteinander verglichen. W{\"a}hrend in Aggregations-Chim{\"a}ren eine Pr{\"a}ferenz von PG-Donorzellen f{\"u}r eine Besiedelung des Cortex und des Striatum zu beobachten ist, zeigen Gehirnbereiche in ESC-Chim{\"a}ren eine gleichm{\"a}ßige Verteilung der PG-Donorzellen. Um die unterschiedliche Besiedelung von PG-Stammzellen in den Chim{\"a}ren erkl{\"a}ren zu k{\"o}nnen, wurden neuronale und gliale Zellfrequenzanalysen durchgef{\"u}hrt. Sowohl bei der relativen Neuronen- als auch bei der relativen Astrozytenh{\"a}ufigkeit ist kein signifikanter Unterschied zwischen den Aggregations- und den ESC-Chim{\"a}ren festzustellen. Beide Chim{\"a}rtypen unterscheiden sich nicht in der Zahl der aus PG-Donorzellen differenzierten Nerven- und St{\"u}tzzellen. Das Potenzial von PG-Stammzellen, funktionsf{\"a}hige dopaminerge Neuronen zu bilden, wurde in den beiden Chim{\"a}rtypen vergleichend analysiert. In beiden Chim{\"a}rtypen wurden von PG-Donorzellen abstammende dopaminerge Neuronen nachgewiesen. Sowie f{\"u}r die Neuronen- und die Astrozytenzahl konnte auch f{\"u}r die Anzahl dopaminerger Neuronen kein signifikanter Unterschied zwischen Aggregations- und ESC-Chim{\"a}ren beobachtet werden.}, subject = {Stammzellen}, language = {de} } @phdthesis{Schmalzl2016, author = {Schmalzl, Jonas Georg}, title = {Genetische Modifikation humaner mesenchymaler Stammzellen zur Stimulation der Knochenheilung}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-142391}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2016}, abstract = {Fragestellung: Die Therapie von Knochendefekten kritischer Gr{\"o}ße mit kompromittiertem Regenerationspotential, stellt ein schwerwiegendes Problem dar. Die Forschung auf dem Gebiet der Knochenheilung hat sich in j{\"u}ngster Vergangenheit daher auf die Anwendung mesenchymaler Vorl{\"a}uferzellen (MSZ) zur Stimulierung des Knochenwachstums konzentriert. In der vorliegenden Studie wurde in humanen MSZ eine {\"U}berexpression spezifischer Wachstumsfaktoren induziert mit dem Ziel, deren osteogenes Potential zu steigern. Methodik: MSZ wurden nach etablierten Protokollen expandiert. Durch adenovirale Transfektion wurde eine {\"u}berexpression von gr{\"u}n fluoreszierendem Protein (GFP, Kontrolle), indian hedgehog (IHH), bone morphogenetic protein 2 (BMP-2) und IHH in Kombination mit BMP-2 induziert. Die MSZ wurden f{\"u}r 28 Tage mit osteogenem Differenzierungs- und Kontrollmedium kultiviert. Als weitere Kontrolle dienten native MSZ. Es wurden die Auswirkungen der jeweiligen genetischen Ver{\"a}nderungen auf die metabolische Aktivit{\"a}t (Alamar Blau), die Proliferation (Qubit dsDNA BR), die Aktivit{\"a}t des Enzyms alkalische Phosphatase (ALP)(p-Nitrophenylphosphat), die Mineralisierung (Alizarinrot S, Calcium O-Cresolphthalein) sowie auf die Expression charakteristischer Markergene untersucht (qRT-PCR). Ergebnis: In den ersten 72h nach Transfektion konnte eine leichte, im Vergleich zu nativen Zellen nicht signifikante Abnahme der metabolischen Aktivit{\"a}t in allen Gruppen beobachtet werden. Das Proliferationsverhalten transfizierter und nativer MSZ unterschied sich w{\"a}hrend des Untersuchungszeitraums nicht signifikant. Bei der Analyse der ALP-Aktivit{\"a}t zeigte sich ein typisches Rise-and-Fall Muster. Alle ost Gruppen wiesen sowohl im Assay als auch in der PCR eine signifikant h{\"o}here ALP-Aktivit{\"a}t auf. Die {\"U}berexpression von BMP-2 und IHH+BMP-2 bewirkte eine signifikant st{\"a}rkere Mineralisierung an Tag 28. In der PCR zeigte sich f{\"u}r BMP-2 ost und IHH+BMP2 ost ein signifikanter Anstieg der Osteopontin und BMP-2 Expression {\"u}ber die Zeit. Zudem stieg bei allen ost Gruppen die Runx2 Expression bis Tag 21 an. Schlussfolgerung: Die virale Transfektion hatte keinen negativen Einfluss auf die metabolische Aktivit{\"a}t der Zellen oder deren Proliferationsverhalten. Die {\"U}berexpression von BMP-2 ohne oder in Kombination mit IHH f{\"u}hrte zu einer vermehrten Produktion extrazellul{\"a}rer Matrix und zu einer gesteigerten Genexpression osteogener Marker. Die virale Transfektion stellt daher eine vielversprechende M{\"o}glichkeit dar, das osteogene Potential von MSZ zu steigern.}, subject = {Stammzellen}, language = {de} } @phdthesis{Nestmeyer2016, author = {Nestmeyer, Markus}, title = {Kokultur von mesenchymalen Stammzellen aus humanem Fettgewebe und mikrovaskul{\"a}ren Endothelzellen - Ausgew{\"a}hlte Aspekte in einem 3D Sph{\"a}roid-Modell}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-123949}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2016}, abstract = {Weißes Fettgewebe (WAT) stellt heute aus vielerlei Hinsicht ein interessantes Forschungsgebiet dar. Zum einen ist die Pr{\"a}valenz der Adipositas weiterhin sehr hoch; mit ihr einher gehen Gesundheitsprobleme wie Bluthochdruck, Diabetes, Dyslipid{\"a}mie und Atherosklerose, sowie deshalb das Bestreben, bessere Behandlungsm{\"o}glichkeiten zu entwickeln. Zum anderen hofft man im Bereich des Tissue Engineering, zuk{\"u}nftig mit in vitro hergestelltem weißem Fettgewebe Weichteildefekte decken zu k{\"o}nnen. Aus therapeutischer Sicht ist die weitere Erforschung von weißem Fettgewebe deshalb von großer Wichtigkeit. In vivo ist weißes Fettgewebe stark vaskularisiert. Die starken physiologischen Schwankungen von Fettgewebe erfordern deshalb ein besonders dynamisches Gef{\"a}ßwachstum. F{\"u}r ein genaueres Verst{\"a}ndnis der Physiologie von WAT ist es unerl{\"a}sslich das Zusammenspiel von Gef{\"a}ß- und Fettzellen zu verstehen. 2-dimensionale Kultursysteme sind in ihrer Aussagekraft {\"u}ber die Bedingungen in vivo jedoch sehr limitiert. Deshalb kommt in der Erforschung von WAT zunehmend die 3-dimensionale Kultivierung zur Anwendung, welche bez{\"u}glich des Gewebekontextes einem lebenden Organismus n{\"a}her kommt und damit eine gr{\"o}ßere Aussagekraft haben kann. Ein Ziel dieser Arbeit war, die Voraussetzungen f{\"u}r die Untersuchung der einzelnen Zellfraktionen von Kokulturen aus mesenchymalen Stammzellen aus humanem Fettgewebe (ASC) und mikrovaskul{\"a}ren Endothelzellen (MVEC) zu schaffen. Hierf{\"u}r wurde erfolgreich ein Protokoll zur Trennung solcher Zellsuspensionen mittels Magnetic Activated Cell Sorting (MACS) etabliert. W{\"a}hrend in vorangegangenen Arbeiten nur eine der beiden Zellfraktionen analysiert werden konnte, erm{\"o}glichte es dieses Protokoll nun beide Zellfraktionen einer Kokultur verunreinigungsfrei zu isolieren und zu analysieren. Dies er{\"o}ffnet neue M{\"o}glichkeiten in der Erforschung des Zusammenspiels dieser beiden Zelltypen. Um diese zu demonstrieren wurde in dieser Arbeit die Expression von vier Genen in ASC und MVEC aus gemeinsamer Kokultivierung in einem 3-dimensionalen Sph{\"a}roid-Modell analysiert. Hierbei konnte festgestellt werden, dass die Expression der Gene Angiopoietin-2, Interleukin-1B, Interleukin-6 und Leukemia Inhibitory Factor in MVEC bei 3-dimensionaler Kokultivierung mit ASC nach zwei Tagen Kultur stark anstieg, w{\"a}hrend sich in der Fraktion der ASC kaum Ver{\"a}nderungen zeigten. Dies wiederum spricht f{\"u}r eine angiogene Aktivit{\"a}t der MVEC. Ohne ein Protokoll zur Trennung solcher ASC-MVEC-Kokulturen mittels MACS, welche die weitere Analyse beider Zelltypen erlaubt, w{\"a}re diese Untersuchung so nicht m{\"o}glich gewesen Ziel dieser Arbeit war auch, der Hypothese {\"u}ber eine Beteiligung des Wnt-Signalwegs an der Steuerung der Adipogenese durch Endothelzellen in ASC-MVEC-Kokultur-Sph{\"a}roiden nachzugehen. Zuvor konnte beobachtet werden, dass in diesen die Triglyceridsynthese lokal reduziert war, w{\"a}hrend sie in ASC-Monokultur-Sph{\"a}roiden homogen verteilt und nicht inhibiert war. Hierf{\"u}r wurden Schnitte von adipogen induzierten ASC-MVEC-Kokultur-Sph{\"a}roiden und ASC-Monokultur-Sph{\"a}roiden immunhistochemisch auf aktives beta-Catenin gef{\"a}rbt, wodurch der aktive Wnt-Signalweg innerhalb des Sph{\"a}roids dargestellt werden konnte. Tats{\"a}chlich konnte innerhalb der Kokultur-Sph{\"a}roide f{\"u}r die H{\"a}lfte der untersuchten Schnitte eine regionale Erh{\"o}hung von aktivem beta-Catenin festgestellt werden, welche auf der Seite der ASC-Monokultur-Sph{\"a}roide nicht nachweisbar war. In Betrachtung der Ergebnisse dieser Arbeit -- auch im Kontext weiterer Forschungsergebnisse -- erscheint eine Beteiligung des Wnt-Signalwegs an der Steuerung der Adipogenese in ASC-MVEC-Kokultur-Sph{\"a}roiden sehr wahrscheinlich. In dieser Arbeit konnte ein Beitrag zum Verst{\"a}ndnis des Zusammenspiels von ASC und MVEC in 3-dimensionaler Kokultivierung sowie dessen weiterer Untersuchung geleistet werden. Die gewonnenen Erkenntnisse unterstreichen die Anwendbarkeit und Wichtigkeit von 3-dimensionalen Kulturumgebungen in der Erforschung von weißem Fettgewebe, sowohl f{\"u}r die Adipositasforschung als auch f{\"u}r Adipose Tissue Engineering.}, subject = {Fettgewebe}, language = {de} } @phdthesis{Gerken2013, author = {Gerken, Andreas}, title = {Einfluss der Eisenoxidpartikel-Markierung auf das Verhalten von humanen mesenchymalen Stammzellen (MSZ) auf Polylaktid-Tr{\"a}gern}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-103011}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2013}, abstract = {Die vorliegende Inaugural-Dissertation besch{\"a}ftigt sich mit dem Einfluss der Eisenoxidpartikel-Markierung (VSOP) von Mesenchymalen Stammzellen (MSZ) auf Polylaktid-Tr{\"a}gern (OPLA) im Hinblick auf Morphologie, Vitalit{\"a}t und Differenzierung {\"u}ber einen Zeitraum von 28 Tagen. Histologisch war der intrazellul{\"a}re Eisen-III Nachweis mit Hilfe der Berliner Blau F{\"a}rbung als Zeichen der gelungenen Eisenoxid-Markierung in der VSOP-Gruppe bis zum 28. Tag positiv. Morphologisch zeigten sich im Groben keine Unterschiede zwischen VSOP- und Kontrollgruppe bei {\"a}hnlicher Besiedelungsstruktur der Scaffolds mit Betonung der Randbereiche in beiden Gruppen. Die morphologische Struktur stand in Korrelation mit den Ergebnissen der DNA-Konzentrationsbestimmung in den Konstrukten. Es zeigte sich in beiden Gruppen ein vergleichbarer DNA-Ansteig am Tag 3 nach Besiedelung und ein Abfall der DNA-Konzentration ab Tag 7 in der Kontrollgruppe, bzw. Tag 14 in der VSOP-Gruppe auf ein {\"a}hnliches Niveau in beiden Gruppen, welches ungef{\"a}hr der DNA-Konzentration vor Besiedelung entsprach. Diese Beobachtungen zeigen am ehesten, dass die Vitalit{\"a}t der Zellen in den Konstrukten nicht VSOP-bedingt eingeschr{\"a}nkt ist, sondern von den {\"a}ußeren Kulturbedingungen abh{\"a}ngig ist. In der RT-PCR Analyse zeigte sich ein {\"a}hnliches Expressionsmuster fast aller untersuchter osteogener Marker in beiden Gruppen. Als VSOP-induzierten Effekt k{\"o}nnte lediglich die vermehrte Expression von BSP in der VSOP-Gruppe verstanden werden bei eingeschr{\"a}nkter Vergleichbarkeit der Proben aufgrund der inhomogenen Expression des Housekeeping-Gens. Erstaunlicherweise wurden alle osteogenen Marker in beiden Gruppen exprimiert, obwohl die Zellen nicht in osteogenem Induktionsmedium kultiviert wurden. Zusammenfassend l{\"a}sst sich sagen, dass die VSOP-Markierung von MSZ, wie bereits in anderen Studien gezeigt, auch in der dreidimensionalen Kultur auf OPLA-Scaffolds eine sichere und wenig zellbeeinflussende Methode ist, die damit zum Nachweis der Stammzellen nach Applikation in Form von Tissue Engineering Konstrukten dienen kann.}, subject = {Adulte Stammzelle}, language = {de} } @phdthesis{Rothhammer2008, author = {Rothhammer, Veit}, title = {Wachstumsverhalten und Expansionskapazit{\"a}t humaner mesenchymaler Stammzellen aus Pankreas und Knochenmark}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-29149}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2008}, abstract = {Prim{\"a}re Nestin-positive adulte Stamm-/Vorl{\"a}uferzellen aus menschlichen Langerhans'schen Inseln besitzen einen mesenchymalen Charakter und das prinzipielle Potenzial zur in vitro-Differenzierung in Insulin produzierende Ph{\"a}notypen. Allerdings ist die Entwicklung effektiver Differenzierungsstrategien bisher noch nicht gelungen. Dies ist unter anderem durch das limitierte Wachstumsverhalten dieser Prim{\"a}rzellen in Kultur begr{\"u}ndet, das in der vorliegenden Arbeit ausf{\"u}hrlich charakterisiert wurde. So besitzt die Gesamtpopulation aus pankreatischen humanen Langerhansschen Inseln auswachsender Zellen (hIZ) ein begrenztes Wachstumspotenzial von im Mittel 19 Passagen. Diese Tatsache limitiert zum einen die Entwicklung von Protokollen zur Differenzierung dieser Zellen und f{\"u}hrt zum anderen zu einer Limitierung der Vision in vitro vermehrbaren und differenzierbaren Vorl{\"a}uferzellmaterials, das nach Differenzierung transplantiert werden und in vivo die beta-Zellfunktion ersetzen k{\"o}nnte. Vor diesem Hintergrund zeigt die vorliegende Arbeit anhand des Nestin-positiven und mesenchymalen Zellmodells der menschlichen Knochenmarksstammzelllinie hMSC-TERT weiterhin, dass sich eine gentechnisch induzierte transiente und stabile {\"U}berex-pression des wachstums- und proliferationsassoziierten Proteins p8 f{\"o}rdernd auf das Wachstumsverhalten dieser Zelllinie auswirkt. Dieser Effekt beruht, wie an stabil generierten p8-{\"u}berexprimierenden Zelllinien gezeigt werden konnte, zum einen auf der Steigerung der Proliferationsrate. Zum anderen ist das verbesserte Wachstumsverhalten jedoch auch auf eine bis dato unbekannte Verminderung der basalen Apoptoserate von hMSC-TERT zur{\"u}ckzuf{\"u}hren. Das Protein p8 konnte erstmals als molekularer Mediator des Wachstums und {\"U}berlebens mesenchymaler Nestin-positiver und zu beta-Zell{\"a}hnlichen Ph{\"a}notypen differenzierbarer Vorl{\"a}uferzellen charakterisiert werden. Es kann somit einen entscheidenden Beitrag zur L{\"o}sung des Problems begrenzten differenzierbaren Stammzellmaterials auf der Suche nach einer zellbasierten kurativen, breit und risikoarm einsetzbaren Therapiestrategie f{\"u}r den Diabetes mellitus leisten.}, subject = {Adulte Stammzelle}, language = {de} } @phdthesis{Wagner2007, author = {Wagner, Toni}, title = {Activity and Crosstalk of STAT3 and BMP Signalling Pathways in Pluripotency Control of Mouse and Medaka Stem Cells}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-26495}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2007}, abstract = {- 77/83 allerdings inaktiv in Kulturen und Embryonen von Medaka. Dieser Unterschied wird durch Daten aus humanen ES-Zellkulturen unterst{\"u}tzt. Letztere sind ebenfalls komplett STAT3 unabh{\"a}ngig. Die BMP-Smad Kaskade wiederum ist in Medaka-Stammzellen aktiv, Antidifferenzierungsgene wie id2, die durch BMP direkt kontrolliert werden, sind dementsprechend exprimiert. Diese Daten stimmen wiederum mit dem Maussystem {\"u}berein, w{\"a}hrend humane ES-Zellen diesbez{\"u}glich bislang nicht untersucht wurden. Die Interaktion zwischen verschiedenen Signalwegen ist ein bisher noch nicht gut verstandenes Gebiet. Die Integration verschiedener Signale ist aber speziell f{\"u}r Stammzellen, die ihr Differenzierungsschicksal von winzigen Abweichungen in der Signalmixtur abh{\"a}ngig machen, von entscheidender Bedeutung. Im zweiten Teil der hier vorgelegten Arbeit konnte eine Interaktion zwischen dem BMP-Rezeptor 1a und STAT3 nachgewiesen werden. Diese Interaktion ist offenbar Teil eines variablen Komplexes. Zum ersten Mal war es auch m{\"o}glich, funktionale Konsequenzen f{\"u}r STAT3 nach Stimulierung des BMP-Rezeptors 1a zu dokumentieren. Nach Belegung des BMP-Rezeptors 1a mit dem mutierten BMP2-A34D wird STAT3 trotz Aktivierung durch Phosphorylierung an Tyrosin 705 im Zytoplasma von Maus Stammzellen festgehalten. Zusammengenommen konnte hier gezeigt werden, dass eine Interaktion zwischen den bislang als isoliert betrachteten Signalwegen BMP-Smad und STAT3 besteht. Des Weiteren wurde das Medaka-Stammzellkultursystem benutzt, um zu zeigen, dass STAT3 f{\"u}r die Pluripotenz von Stammzellen nur im Maussystem eine Rolle spielt, wohingegen BMPZielgene wie id2 in bislang allen getesteten ES-Zellkultursystemen aktiv sind.}, subject = {Stammzellen}, language = {en} } @phdthesis{Beck2005, author = {Beck, Christine}, title = {Untersuchungen zur neurogenen Differenzierung von humanen mesenchymalen Stammzellen gewonnen aus dem Knochenmark und aus trabekul{\"a}ren Knochenfragmenten}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-17225}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2005}, abstract = {Im ersten Teil dieser Arbeit wurden humane mesenchymale Stammzellen aus dem Knochenmark (mhMSCs) und aus trabekul{\"a}ren Knochenfragmenten (bhMSCs) isoliert und in einem neurogenen Pr{\"a}differenzierungsmedium mit BME gefolgt von einem Differenzierungsmedium mit BHA und DMSO kultiviert. Anschließend wurden die differenzierten hMSCs mit den jeweiligen undifferenzierten, im normalen Wachstumsmedium kultivierten, mhMSCs bzw. bhMSCs verglichen. Im Verlauf der 6-t{\"a}gigen neurogenen Differenzierung zeigte sich eine deutliche Ver{\"a}nderung der Zellmorphologie. Die meisten differenzierten Zellen erschienen kleiner und bildeten lange, f{\"u}r Nervenzellen typische Zellforts{\"a}tze aus, die sich teilweise mehrfach verzweigten. Weiterhin fand sich bei den differenzierten mhMSCs und bhMSCs eine Expressionszunahme bzw. eine de novo Expression der neuronalen Marker NSE und tau auf Gen- bzw. Protein-Ebene. Es konnte jedoch keiner Expressions{\"a}nderung von NF-M auf Protein-Ebene und in mehr als der H{\"a}lfte der F{\"a}lle sogar einer Expressionsabnahme auf RNA-Ebene gefunden werden. Die Differenzierung zeigte keinen reproduzierbaren Effekt auf die Expression des Astrozyten-Markers GFAP. Diese Ergebnisse zeigten sich sowohl bei den mhMSCs als auch bei den bhMSCs und lassen vermuten, dass bhMSCs ein {\"a}hnliches Potential besitzen wie mhMSCs und nicht wie urspr{\"u}nglich vermutet, auf die Differenzierung in Zellen mesenchymalen Ursprungs beschr{\"a}nkt sind. Die Tatsache, dass bereits undifferenzierte hMSCs neurogliale Marker (NF-M, NSE, GFAP) exprimieren konnte in dieser Arbeit f{\"u}r mhMSCs best{\"a}tigt und erstmals auch f{\"u}r bhMSC beobachtet werden. Diese Ergebnisse unterst{\"u}tzen die Vermutung, dass es sich bei mhMSCs und bhMSCs um Neuroglia-Vorl{\"a}uferzellen handelt, die in der Lage sind in neuronale Zellen (Nerven- und Gliazellen) zu differenzieren, und dass die neurogene Differenzierung eher eine quantitative Modulation der Genexpression als ein einfaches An-/Abschalten Neuronen-spezifischer Gene bewirkt. Im zweiten Teil der Arbeit wurden zun{\"a}chst Zellen vom peripheren Nerven isoliert und anschließend charakterisiert. Die aus dem peripheren Nerven herausgewachsenen spindelf{\"o}rmigen bzw. multipolaren Zellen bildeten mit ihren zahlreichen langen Forts{\"a}tzen ein regelrechtes Netzwerk und zeigten eine Expression der f{\"u}r Myelinmarker MPZ und PMP 22 sowie des Schwann-Zell-Markers S 100. Abschließend wurden mhMSCs und bhMSCs f{\"u}r 6 Tage in einem Schwann-Zell-Differenzierungsmedium mit Forskolin kultiviert. Die differenzierten spindelf{\"o}rmigen Zellen zeigten eine f{\"u}r Schwann-Zellen typischen fischzugartige Ausrichtung. Es fand sich eine starke Expressionszunahme der von den undifferenzierten Zellen nur schwach exprimierten Myelinmarker MPZ und PMP 22 auf RNA-Ebene sowie eine kr{\"a}ftige Expressionszunahme bzw. de novo Expression des Schwann-Zell-Markers S 100. Diese Ergebnisse zeigen, dass bhMSCs ebenso wie mhMSCS unter geeigneten Bedingungen in der Lage sind, eine f{\"u}r Schwann-Zellen typische Morphologie zu entwickeln und die Expression einzelner Schwann-Zell-Marker zu steigern. In wie weit sie auch funktionell Schwann-Zellen gleichen und damit entscheidend zur peripheren Nervenregeneration beitragen k{\"o}nnen, bleibt jedoch noch zu kl{\"a}ren.}, language = {de} } @phdthesis{Harder2002, author = {Harder, Friedrich}, title = {Untersuchungen zum in vivo Differenzierungspotenzial muriner und humaner h{\"a}matopoetischer sowie muriner neuraler Stammzellen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-4214}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2002}, abstract = {Zusammenfassung Im Zuge der S{\"a}ugerentwicklung entsteht aus der totipotenten Eizelle ein Organismus aus mehr als 200 verschiedenen Zelltypen. Dabei wird die Entwicklung und der Erhalt des Tieres von Stammzellen gew{\"a}hrleistet. W{\"a}hrend der Embryonalentwicklung gibt es nur transient vorkommende Stammzelltypen, w{\"a}hrend der adulte K{\"o}rper die Homoeostase mittels permanent vorhandener somatischer Stammzellen aufrechterh{\"a}lt. Als kennzeichnend f{\"u}r die somatischen Stammzellen galt, dass sie nur die Zellen ihres Gewebes ersetzen k{\"o}nnen. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob SSZ tats{\"a}chlich auf die Bildung von Zellen ihres Stammzellkompartiments beschr{\"a}nkt sind. Dazu wurden drei verschiedene Stammzelltypen, murine h{\"a}matopoetische und humane HSZ sowie murine NSZ in murine Pr{\"a}implantationsblastozysten injiziert. Da dies die Zellen mit einer Umgebung exponiert, von der die Bildung aller Zelltypen des erwachsenen Tieres ausgeht. Es konnte gezeigt werden, dass zur Mitte der Schwangerschaft Nachkommen aller drei injizierten Stammzelltypen sich pr{\"a}ferentiell in den f{\"o}talen h{\"a}matopoetischen Geweben befinden. F{\"u}r humane h{\"a}matopoetische und murine NSZ wurde gezeigt, dass diese h{\"a}matopoetische Vorl{\"a}ufer in h{\"a}matopoetischen Geweben der Embryonen bilden, sowie dass Nachkommen dieser Zellen ein erythroides Genexpressionsmuster aktivieren. Der Vergleich adulter chim{\"a}rer Tiere zeigte, dass HSZ zu nahezu gleichen Teilen neurale und h{\"a}matopoetische Gewebe besiedelt hatten. Nachkommen neuraler Stammzellen dagegen vor allem in neuralen Geweben adulter Tiere gefunden wurden. Aus diesen Ergebnisssen l{\"a}sst sich ableiten, dass SSZ durch die Exposition mit der fr{\"u}hen embryonalen Mikroumgebung zur Bildung heterologer Zelltypen angeregt werden k{\"o}nnen. Außerdem demonstrieren diese Ergebnisse das unterschiedliche Entwicklungspotenzial von HSZ und NSZ und grenzen es gegen{\"u}ber dem pluripotenten Differenzierungspotenzial von ES-Zellen ab.}, subject = {Maus}, language = {de} }