@phdthesis{Mineif2019,
  author    = {Mineif, Anna Teresa},
  title     = {Entwicklung und Charakterisierung eines humanen oralen Plattenepithelkarzinom{\"a}quivalentes},
  doi       = {10.25972/OPUS-18551},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-185512},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Trotz hochmoderner Technologien und ausgefeilter therapeutischer und rekonstruktiver chirurgischer Heilungsmethoden betr{\"a}gt die 5-Jahres {\"U}berlebensrate bei der Diagnose PECA der Mundh{\"o}hle im Durchschnitt auch im Jahre 2017 nur 55 \% und die Heilungsmethoden haben sich in den letzten drei Jahrzehnten kaum verbessert. Umso wichtiger ist es deshalb, die Forschung voranzutreiben und ein aussagekr{\"a}ftiges Tumormodell zu etablieren, das bei der Entwicklung neuer Therapieans{\"a}tze schnell und sicher gute Ergebnisse liefert. In dieser Studie soll mit Hilfe des Tissue Engineering (TE) ein in gesunder Mundschleimhaut (MSH) integriertes 3D-Tumormodell generiert werden, welches bestm{\"o}glich die Analyse pathologischer Mechanismen im Tumorzentrum, sowie im Randbereich von gesundem und erkranktem Gewebe, und auch die Analyse der Auswirkungen neuartiger Chemotherapeutika auf gesunde und maligne Zellen in direkter Nachbarschaft erm{\"o}glicht - ohne Tierversuche. In der Konsequenz k{\"o}nnte ein erheblicher Fortschritt mit h{\"o}heren Erfolgsaussichten der Therapieans{\"a}tze erzielt werden. Es wird ein Tumormodell generiert, in dem auf Basis eines gesunden MSH-Modells Tumorzellen eingebracht werden, um - genauso, wie die Tumorentstehung in vivo von statten gehen w{\"u}rde - Tumorentstehung und Tumorwachstum in der Umgebung von gesunder MSH analysieren zu k{\"o}nnen. Das Modell basiert dabei auf einer Matrix aus dezellularisierter, porciner, small-intestinal-submucosa (SIS/MUC), die mit prim{\"a}ren Fibroblasten, prim{\"a}ren Keratinozyten und Tumorzellen der Tumorzelllinie FaDu besiedelt wird. Eine Besonderheit der FaDu-Zellen ist die vorangegangene Transduktion mit dem Lentivirus RFP - um die eingewanderten Zellen von gesunden Zellen unterscheiden zu k{\"o}nnen. Der Vorgang der Transduktion war gelungen und es konnte eine Fluoreszenz der noch in Zellkulturschalen kultivierten Zellen erzielt werden. Allerdings waren die fluoreszierenden Zellen in den fixierten Schnitten nicht mehr nachweisbar. Zur Generierung eines Tumormodelles wurden auf Basis eines OM{\"A} drei unterschiedliche Applikationsformen zur Integration von Tumorzellen getestet. Die Integration von Tumorzellen fand in Form von Spots, Sph{\"a}roiden oder Tumorzellgemischen (prim. Keratinozyten/FaDu-Zellen) in zuvor kultivierte gesunde OM{\"A} statt. Dabei sollte das Applizieren von Spots oder Sph{\"a}roiden das Tumorzellwachstum auch in der Umgebung von gesundem Gewebe initiieren. Dies w{\"u}rde die M{\"o}glichkeit schaffen, auch in vitro, gesundes neben pathologischem Gewebe und den {\"U}bergang dazu genau analysieren zu k{\"o}nnen. Es sollen sowohl die optimale Konzentration der Tumorzellen, welche f{\"u}r die Entstehung von Tumoren n{\"o}tig ist, als auch die geeignetste Applikationsmethode eruiert werden, um optimale Tumormodelle zuverl{\"a}ssig reproduzierbar ansetzen zu k{\"o}nnen. Die Modelle wurden histologisch und immunhistochemisch analysiert und die Ergebnisse mit ermittelten TEER-Werte in Korrelation gesetzt. In dieser Arbeit konnte mit der Applikation von Spots oder Sph{\"a}roiden kein suffizientes Tumorwachstum in Umgebung von gesunder MSH erzielt werden. Die Zellen lagen ohne Reaktion des angrenzenden Stratum corneums auf der zu stark ausgepr{\"a}gten Hornschicht der OM{\"A} auf und es war keine Einwanderung in das darunterliegende Gewebe m{\"o}glich. Allerdings ist es gelungen, durch Applikation eines Zellgemisches variierender Mischungsverh{\"a}ltnisse von prim{\"a}ren Keratinozyten und Tumorzellen der Zelllinie FaDu ein 3D-Tumorwachstum unterschiedlicher Malignit{\"a}tsstufen zu initiieren. Je kleiner das Mischungsverh{\"a}ltnis und je h{\"o}her in der Konsequenz die Anzahl der FaDu-Tumorzellen, desto ausgepr{\"a}gter waren die morphologischen Anzeichen einer Tumorbildung. Abh{\"a}ngig vom Mischungsverh{\"a}ltnis war dabei die Auspr{\"a}gung des Tumors. Auch wenn dadurch keine Kombination von gesundem und pathologischem Gewebe in einem Modell mehr imitiert werden konnte, so konnten zumindest nach histologischen und immunhistochemischen Untersuchungen eindeutige pathologische, maligne Tumormodelle generiert werden. Die Tumormodelle zeigten durchgehend Zell- und Kernpleomorphismen, atypische und vermehrte suprabasale Mitosen, eine St{\"o}rung der normalen Gewebearchitektur, die Ausbildung von Interzellularbr{\"u}cken, Einzelzelldyskeratosen und Verhornungsknospen, sowie Stellen der Durchbrechung der Basalmembran und Invasion von Tumorzellen in die darunterliegende Lamina propria. All das sind eindeutige Kennzeichen malignen Wachstums Auch die Ergebnisse der TEER-Wert Messung stimmten mit den morphologischen Entwicklungen der Modelle {\"u}berein. So stiegen die TEER-Werte der Kontrollmodelle konsequent an, was f{\"u}r eine deutliche Entwicklung von kontinuierlichem Gewebe spricht und im Gegensatz dazu fielen die TEER-Werte im zeitlichen Verlauf der Tumormodelle, bei denen die Basalmembran und somit die Kontinuit{\"a}t des Gewebes durchbrochen wurde rapide ab, bzw. lagen im konstant niedrigen Bereich. Der Erfolg der Etablierung dieses zuverl{\"a}ssig rekonstruierbaren 3D, in vitro generierten Tumormodells, das der in vivo Situation eines Plattenepithelkarzinoms sehr nahekommt, bietet der Wissenschaft eine sehr gute M{\"o}glichkeit, weitere Studien zum Tumorwachstum durchzuf{\"u}hren. Außerdem kann die Weiterentwicklung und Verbesserung vielversprechender, neuartiger chemotherapeutischer und radiologischer Therapieverfahren erheblich voran¬getrieben und dadurch die Heilungschancen mit geringeren Nebenwirkungen f{\"u}r den Patienten verbessert und eine erh{\"o}hte Lebensqualit{\"a}t erzielt werden.},
  subject      = {orales Plattenepithelkarzinom{\"a}quivalent},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Lodes2021,
  author    = {Lodes, Nina Theresa},
  title     = {Tissue Engineering f{\"u}r seltene Erkrankungen mit St{\"o}rungen des mukozili{\"a}ren Transports},
  doi       = {10.25972/OPUS-20017},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-200178},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Bei der zystischen Fibrose (CF) sowie der prim{\"a}ren Ziliendyskinesie (PCD) handelt es sich um zwei seltene Erkrankungen, die unter anderem den mukozili{\"a}ren Transport beeintr{\"a}chtigen. CF geh{\"o}rt hierbei zu den am h{\"a}ufigsten vorkommenden angeborenen Stoffwechselerkrankungen, wobei Betroffene unter einem Defekt des Cystic Fibrosis Transmembrane Conductor Regulator (CFTR)-Gens leiden, der durch die Produktion von hochviskosem Sekret in muzinproduzierenden Organen, wie dem gastrointestinalen Trakt und der Lunge, gekennzeichnet ist. Patienten, die an PCD leiden, weisen Defekte in, zum jetzigen Zeitpunkt, ca. 38 bekannten und PCD-assoziierten Genen auf, die in strukturellen Defekten des zili{\"a}ren Apparats und somit in dysfunktionalen Kinozilien resultieren. Da aktuell weder f{\"u}r die CF noch f{\"u}r die PCD eine Heilung m{\"o}glich ist, steht bei der Therapie vor allem die Linderung der Symptome im Fokus. Grundlegendes Ziel ist der langfristige Erhalt der Lungenfunktion sowie die Pr{\"a}vention bakterieller Infekte. Als bisherige Modellsysteme zur Erforschung m{\"o}glicher Therapeutika gelten Tiermodelle, die den humanen Ph{\"a}notyp aufgrund von Speziesdiversit{\"a}t nicht vollst{\"a}ndig abbilden k{\"o}nnen. Als vielversprechende Testsysteme f{\"u}r die zystische Fibrose gelten humane intestinale Organoidkulturen. Nachdem allerdings vorwiegend respiratorische Symptome f{\"u}r die Mortalit{\"a}t der Patienten verantwortlich sind, stellen CF-Atemwegsmodelle bessere Testsysteme f{\"u}r zuk{\"u}nftige Therapeutika dar. Atmungsorganoidkulturen wurden verwendet, um die CFTR-Funktionalit{\"a}t zu untersuchen, repr{\"a}sentieren aber nicht vollst{\"a}ndig die in vivo Situation. Deshalb werden zur Entwicklung neuer Therapiestrategien patientenspezifische 3D in vitro Testsysteme der humanen Atemwege ben{\"o}tigt, die insbesondere im Hinblick auf personalisierte Medizin ihren Einsatz finden. In der vorliegenden Arbeit wurde eine f{\"u}r den Lehrstuhl neue Methode zur Zellgewinnung aus nasalen Schleimhautabstrichen etabliert, die eine standardisierte Versorgung mit humanem Prim{\"a}rmaterial garantiert. Zur Generierung einer krankheitsspezifischen Zelllinie, wie beispielsweise einer PCD-Zelllinie mit Hilfe des CRISPR/Cas9-Systems, ist eine Atemwegszelllinie erforderlich, die die in vivo Situation vollst{\"a}ndig repr{\"a}sentiert. So wurden vier verschiedene respiratorische Epithelzelllinien (HBEC3-KT, Calu-3, VA10 und Cl-huAEC) auf ihren mukozili{\"a}ren Ph{\"a}notyp hin untersucht, wobei lediglich die Zelllinie HBEC3-KT in zilientragende Zellen differenzierte. Diese zeigten jedoch nur auf ca. 5 \% der Modelloberfl{\"a}che Kinozilien, wodurch die humane respiratorische Mukosa nicht komplett abgebildet werden konnte und die HBEC3-KT-Zelllinie keine geeignete Zelllinie zur Generierung einer PCD-Zelllinie darstellte. Mit Hilfe des Tissue Engineering war es m{\"o}glich, 3D in vitro Testsysteme basierend auf zwei unterschiedlichen Matrices, der biologischen SIS (small intestinal submucosa) und der synthetischen Polyethylenterephthalat (PET)-Membran, aufzubauen. Es wurden 3D Atemwegstestsysteme mit humanen prim{\"a}ren nasalen und tracheobronchialen Epithelzellen generiert. Erg{\"a}nzend zu histologischen Untersuchungen und zur Charakterisierung spezifischer Marker des respiratorischen Systems mittels Immunfluoreszenz, wurde die Ultrastruktur der Modelle, mit speziellem Fokus auf zili{\"a}re Strukturen, analysiert. Um R{\"u}ckschl{\"u}sse auf die zili{\"a}re Funktionalit{\"a}t ziehen zu k{\"o}nnen und somit eine hohe in vivo Korrelation zu best{\"a}tigen, wurde im Rahmen dieser Arbeit am Lehrstuhl f{\"u}r Tissue Engineering und Regenerative Medizin die Methode der Hochgeschwindigkeitsvideomikroskopie etabliert, welche die Analyse der Zilienschlagfrequenz sowie des mukozili{\"a}ren Transports erm{\"o}glicht. Ebenfalls wurde der Einfluss von isotoner Kochsalzl{\"o}sung und des � 2-adrenergen Agonisten Salbutamol, das vor allem als Bronchodilatator bei Asthmapatienten eingesetzt wird, auf die Zilienschlagfrequenz analysiert. Es konnte gezeigt werden, dass beide Substanzen den Zilienschlag im Atemwegsmodell erh{\"o}hen. Zur Generierung der Testsysteme der beiden seltenen Erkrankungen CF und PCD wurden Epithelzellen der betroffenen Patienten zun{\"a}chst mittels nicht-invasiver Raman-Spektroskopie auf einen potentiellen Biomarker untersucht, welcher Einsatz in der Diagnostik der beiden Krankheiten finden k{\"o}nnte. Es konnte jedoch weder f{\"u}r die CF noch f{\"u}r die PCD ein Biomarker aufgedeckt werden. Jedoch zeigten PCD-Zellen eine geringe Auftrennung gegen{\"u}ber nicht-PCD Zellen. Anschließend wurden 3D-Atemwegstestsysteme basierend auf Patientenzellen aufgebaut. Der Ph{\"a}notyp der CF-Modelle wurde mittels immunhistologischer F{\"a}rbung und der Analyse des gest{\"o}rten mukozili{\"a}ren Transports verifiziert. Strukturelle zili{\"a}re Defekte konnten durch die ultrastrukturelle Analyse von Zilienquerschnitten in drei donorspezifischen PCD-Modellen identifiziert werden. Dar{\"u}ber hinaus konnte die zili{\"a}re Funktionalit{\"a}t mit Hilfe der Hochgeschwindigkeitsvideomikroskopie nicht nachgewiesen werden. Zusammenfassend ist es in dieser Arbeit gelungen, eine neue Methode zur vollst{\"a}ndigen Charakterisierung von 3D-Atemwegstestsystemen zu etablieren, die die Analyse der Zilienschlagfrequenz sowie des mukozili{\"a}ren Transports erm{\"o}glicht. Es konnte erstmalig gezeigt werden, dass mit Hilfe des Tissue Engineering ein personalisiertes Krankheitsmodell f{\"u}r die PCD auf Segmenten eines dezellularisierten porzinen Jejunums generiert werden kann, das zuk{\"u}nftig ein Testsystem f{\"u}r potentielle Therapeutika darstellen kann.},
  subject      = {In-vitro-Kultur},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kunze2021,
  author    = {Kunze, Andrea Birgit},
  title     = {Etablierung eines dreidimensionalen Tumormodells f{\"u}r das orale Plattenepithelkarzinom unter Einsatz von Tissue Engineering},
  doi       = {10.25972/OPUS-22335},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-223356},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Gegenstand dieser Arbeit war die Etablierung eines dreidimensionalen in vitro Tumormodells, welches ein orales in vivo Plattenepithelkarzinom nachbilden sollte. Dabei standen Aufbau, Reproduzierbarkeit und Reliabilit{\"a}t an vorderster Stelle. Als Zellquelle sollten sowohl Tumorzellen aus den Zelllinien FaDu, HLaC79 und HLaC79 Clone 1 als auch prim{\"a}re Zellen aus karzinogenem Prim{\"a}rgewebe dienen. Als Referenz wurden dabei stets Modelle aus prim{\"a}r isolierten Zellen herangezogen, die ein {\"A}quivalent zur gesunden Mundschleimhaut bildeten. W{\"a}hrend der Isolationsvorgang von pathologischen Zellen prim{\"a}rer Plattenepithelkarzinomen aus der Mundh{\"o}hle und dem Pharynx aufgrund zahlreicher Kontaminationen und Stagnationen des Zellwachstums keinen Erfolg erzielte und der Versuch eingestellt wurde, war es mit den Tumorzelllinien FaDu und HLaC79 m{\"o}glich, dreidimensionale in vitro Tumormodelle herzustellen. Ihre Malignit{\"a}t wurde durch die besonderen histologischen Architekturst{\"o}rungen wie die geringere Epitheldicke, das Fehlen einer Parakeratinisierung im Stratum corneum und die Invasion von Tumorzellen in die Submukosa verdeutlicht. Um einen eindeutigen Vergleich zu den Mukosa{\"a}quivalenten zu ziehen, fand eine Immunhistochemie mit unterschiedlichen Markern statt, die vor allem den gest{\"o}rten Epithelaufbau des Tumormodells verdeutlichte. Als Maß f{\"u}r die Zell-Zell-Kontakte, die im Laufe der Kultivierung entstanden, diente der transepitheliale elektrische Widerstand. Die Behandlung der Tumorzellen und Tumormodelle mit dem klinisch bew{\"a}hrten Zytostatikum Paclitaxel und dem neuen Polyether-Antibiotikum Salinomycin erzielte vor allem in der zweidimensionalen Kultivierung große Erfolge. Hier wurde verdeutlicht, dass Paclitaxel toxisch auf die HLaC79 Tumorzellen wirkt, w{\"a}hrend die paclitaxelresistenten HLaC79 Clone 1 Tumorzellen immun gegen dieses Medikament sind. Salinomycin hingegen sorgte f{\"u}r eine Verringerung der Zellviabilit{\"a}t bei beiden Zelllinien. Die histologischen Untersuchungen nach der 24-st{\"u}ndigen Medikamentenapplikation mit Paclitaxel bei den Tumormodellen zeigten keine signifikanten Unterschiede, w{\"a}hrend der transepitheliale elektrische Widerstand stieg und auf eine verst{\"a}rkte Barriere nach Paclitaxelgabe schließen ließ.},
  subject      = {Tissue Engineering},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Waltermann2021,
  author    = {Waltermann, Leopold-Maximilian Johannes},
  title     = {Charakterisierung und Standardisierung eines in-vitro Modells der oralen Mukosa f{\"u}r die pr{\"a}klinische Forschung},
  doi       = {10.25972/OPUS-22203},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-222032},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Bisherige per Tissue Engineering hergestellte Testsysteme der Mundschleimhaut basieren in der Regel auf allogenen und teils dysplastischen Keratinozyten. Dies schm{\"a}lert die Aussagekraft der gewonnenen Ergebnisse hinsichtlich des Anspruchs, Nativgewebe bestm{\"o}glich nachzubilden. In der vorliegenden Arbeit sollte daher ein am Lehrstuhl f{\"u}r Tissue Engineering und Regenerative Medizin entwickeltes Protokoll zur Herstellung dreidimensionaler epidermaler Oralmukosa{\"a}quivalente auf Basis autologer Keratinozyten auf seine Eigenschaften und Einsatzm{\"o}glichkeit als in-vitro Testsystem untersucht werden. Nach erfolgreicher Isolierung und Kultivierung im Monolayer konnten insgesamt 420 Modelle zu drei verschiedenen Zeitpunkten (Passagen) aufgebaut werden. Die Untersuchung von Histologie, Viabilit{\"a}t und Barrierefunktion mittels MTT, TEER und Natriumfluoresceinpermeabilit{\"a}t konnte einen suffizienten Aufbau von verhorntem, mehrschichtigen oralen Plattenepithel nachweisen. Gleichzeitig konnte eine Abnahme der Epithelqualit{\"a}t mit steigendem Keratinozytenalter festgestellt werden. Eine sich anschließende Untersuchung von 14 Cytokeratinen sowie Apoptosemarkern per effizienzkorrigierter und normalisierter RT-qPCR konnte die {\"U}berlegenheit der dreidimensionalen autologen Oralmukosa{\"a}quivalente gegen{\"u}ber der zweidimensionalen Monolayerkultur auf Genebene zeigen.},
  subject      = {Tissue Engineering},
  language  = {de}
}