TY  - THES
A1  - Jäckle, Kristoff
T1  - Genexpressionsanalyse der Transkriptionsfaktoren PU.1, Gabp-alpha und der Proteinkinase HPK 1 im murinen hämatopoetischen System
T1  - Genexpressionsanalysis of the transkriptionfactors PU.1, Gabp-alpha and the proteinkinase HPK 1 in the murine hematopoetic system
N2  - Die Identität von verschiedenen Stamm-und Vorläuferzellen wird durch zellspezifisches Genexpressionsmuster bestimmt128. Ähnlich einem Fingerabdruck ist eine Zelle durch ihr Expressionsprofil charakterisiert. In dieser Arbeit wurde die Expression der Transkritionsfaktoren PU.1 und Gabp-alpha und der Proteinkinase HPK 1 im murinen hämatopoetischen System mittels RT-PCR-Analysen betrachtet. Neben Gesamtknochenmark, hämatopoetischen Stamm-und Vorläuferzellen, ES-Zellen und NSZs wurden sowohl differenzierte Zellen des myeloischen Systems als auch des lymphatischen Systems analysiert. Die untersuchten Transkriptionsfaktoren PU.1 und Gabp-alpha konnten dabei ubiquitär in den untersuchten hämatopoetischen Zellpopulationen nachgewiesen werden. In NSCs konnte Gabp-alpha, jedoch nicht PU.1 nachgewiesen werden. HPK 1 wurde im Einklang mit früheren Ergebnissen in Gesamtknochenmark in T-und B-Zellen in hämatopoetischen Vorläuferzellen und zu geringem Umfang in embryonalen Stammzellen gefunden. Tiefere Einblicke in Veränderung des Expressionsprofils während der Differenzierung von unreifen Vorläuferzellen zu reifen Effektorzellen würden die Kenntnisse über die molekularen Mechanismen der Differenzierung erweitern. Diese Erkenntnisse sind die Voraussetzung um in den Differenzierungsvorgang regulativ einzugreifen.
N2  - Genexpressionsanalysis of the transkriptionfactors PU.1, Gabp-alpha and the proteinkinase HPK 1 in the murine hematopoetic system
KW  - Stammzellen Maus
KW  - stem cells
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-18742
ER  - 
TY  - THES
A1  - Beck, Christine
T1  - Untersuchungen zur neurogenen Differenzierung von humanen mesenchymalen Stammzellen gewonnen aus dem Knochenmark und aus trabekulären Knochenfragmenten
T1  - Neuronal differentiation of human bone marrow-derived and trabecular bone-derived stem cells
N2  - Im ersten Teil dieser Arbeit wurden humane mesenchymale Stammzellen aus dem Knochenmark (mhMSCs) und aus trabekulären Knochenfragmenten (bhMSCs) isoliert und in einem neurogenen Prädifferenzierungsmedium 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-tägigen neurogenen Differenzierung zeigte sich eine deutliche Veränderung der Zellmorphologie. Die meisten differenzierten Zellen erschienen kleiner und bildeten lange, für Nervenzellen typische Zellfortsätze 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 Expressionsänderung von NF-M auf Protein-Ebene und in mehr als der Hälfte der Fälle 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 ähnliches Potential besitzen wie mhMSCs und nicht wie ursprünglich vermutet, auf die Differenzierung in Zellen mesenchymalen Ursprungs beschränkt sind. Die Tatsache, dass bereits undifferenzierte hMSCs neurogliale Marker (NF-M, NSE, GFAP) exprimieren konnte in dieser Arbeit für mhMSCs bestätigt und erstmals auch für bhMSC beobachtet werden. Diese Ergebnisse unterstützen die Vermutung, dass es sich bei mhMSCs und bhMSCs um Neuroglia-Vorläuferzellen 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 zunächst Zellen vom peripheren Nerven isoliert und anschließend charakterisiert. Die aus dem peripheren Nerven herausgewachsenen spindelförmigen bzw. multipolaren Zellen bildeten mit ihren zahlreichen langen Fortsätzen ein regelrechtes Netzwerk und zeigten eine Expression der für Myelinmarker MPZ und PMP 22 sowie des Schwann-Zell-Markers S 100. Abschließend wurden mhMSCs und bhMSCs für 6 Tage in einem Schwann-Zell-Differenzierungsmedium mit Forskolin kultiviert. Die differenzierten spindelförmigen Zellen zeigten eine für 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 kräftige 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 für 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 können, bleibt jedoch noch zu klären.
N2  - In this study we have investigated that trabecular bone-derived human mesenchymal stem cells (bhMSCs) as well as bone marrow-derived human mesenchymal stem cells (mhMSCs), classical mesodermal cells, retain the capacity to differentiate into non-mesenchymal cells with neuronal or Schwann cell characteristics. Our results suggest that not only mhMSCs but also bhMSCs expressing different neuroglial markers can be regarded as neuroglial precursor cells able to differentiate into cells with neuronal morphology and upregulate neuronal markers including NSE and Tau in response to neuronal differentiation with ß-mercaptoethanol, dimethylsulfoxide, and butylated hydroxyanisole. Further on we investigated that mhMSCs as well as bhMSCs are Schwann cell precursor cells which can both differentiate into cells with Schwann cell-like morphology and upregulate S 100 and myelin markers including PMP 22 and MPZ in response to forskolin. These results indicate that hMSCs artificially can be induced to turn into cells with Schwann cell-like properties and therefor may constitute an abundant and accessible cellular reservoir for peripheral nerve reconstructions.
KW  - neuronal
KW  - Differenzierung
KW  - Stammzellen
KW  - neuronal
KW  - differentiation
KW  - stem cells
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-17225
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rothhammer, Veit
T1  - Wachstumsverhalten und Expansionskapazität humaner mesenchymaler Stammzellen aus Pankreas und Knochenmark
T1  - Growth and expansion potential of human mesenchymal stem cells derived from pancreas and bone marow
N2  - Primäre Nestin-positive adulte Stamm-/Vorläuferzellen aus menschlichen Langerhans'schen Inseln besitzen einen mesenchymalen Charakter und das prinzipielle Potenzial zur in vitro-Differenzierung in Insulin produzierende Phänotypen. Allerdings ist die Entwicklung effektiver Differenzierungsstrategien bisher noch nicht gelungen. Dies ist unter anderem durch das limitierte Wachstumsverhalten dieser Primärzellen in Kultur begründet, das in der vorliegenden Arbeit ausführlich 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 führt zum anderen zu einer Limitierung der Vision in vitro vermehrbaren und differenzierbaren Vorläuferzellmaterials, das nach Differenzierung transplantiert werden und in vivo die beta-Zellfunktion ersetzen könnte. 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 Überex-pression des wachstums- und proliferationsassoziierten Proteins p8 fördernd auf das Wachstumsverhalten dieser Zelllinie auswirkt. Dieser Effekt beruht, wie an stabil generierten p8-überexprimierenden 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 zurückzuführen. Das Protein p8 konnte erstmals als molekularer Mediator des Wachstums und Überlebens mesenchymaler Nestin-positiver und zu beta-Zellähnlichen Phänotypen differenzierbarer Vorläuferzellen charakterisiert werden. Es kann somit einen entscheidenden Beitrag zur Lösung des Problems begrenzten differenzierbaren Stammzellmaterials auf der Suche nach einer zellbasierten kurativen, breit und risikoarm einsetzbaren Therapiestrategie für den Diabetes mellitus leisten.
N2  - The definitive treatment of type 1 diabetes, namely transplantation of isolated pancreatic islets, is limited by rareness of donor organs. Generation of insulin producing cells from human pancreatic islet derived nestin+ precursors is well feasible and has recently been demonstrated (Zulewski et al, Diabetes 50:521, 2001). We therefore characterized a putative stem population of human islet-derived progenitor cells grown out of human pancreatic islets (hIZ). As we show here, these cells have a mesenchymal phenotype, express the filament protein nestin and feature a mean life span of 16 passages with continuous decrease of growth from passage 6 until growth arrest. This hampers the development of efficient differentiation strategies. We therefore tested the growth enhancing properties of the proliferation associated protein p8 in human nestin+ hMSC-TERT bone marrow derived adult stem cells, which share a similar phenotype as hIZ and have excellent differentiation potential not only into endocrine phenotypes. hMSC-TERT cells were transfected with CMV promoter driven p8-IRES-GFP or mock-IRES-GFP vectors. Transient transfection results in significantly increased numbers of GFP+ cells after 12 and 18 hours which remain elevated for up to 30 h. Loss of growth induction at later timepoints is caused by dilution of cellular plasmid content during mitosis. In contrast, stably transfected and selected subclones with p8 overexpression display durable significant augmentation of growth index (cell numbers) by 1.75 fold mock, respectively. This effect is not only due to an extensive increase in proliferation (BrdU+ cells, 2,7 fold mock) but also to a decrease in basal apoptosis (Caspase+ cells, -40% mock), as we could demonstrate. We characterized p8 as a potent molecular mediator of growth and expansion of mesenchymal stem cells such as hMSC-TERT and hIZ acting through both induction of cell proliferation and inhibition of apoptosis. These properties of p8 may be useful in the development of stem cell based tissue regeneration strategies by providing sufficient supply of homogeneous and fast-growing stem cell cultures for differentiation. In this way, the problem of limited availability of human donor material for definitive treatment of diabetes mellitus type 1 could be solved.
KW  - Adulte Stammzelle
KW  - Bauchspeicheldrüse
KW  - Knochenmark
KW  - Proliferation
KW  - Apoptosis
KW  - Diabetes mellitus
KW  - Stammzellen
KW  - Pankreas
KW  - Knochemark
KW  - Wachstum
KW  - Proliferation
KW  - Apoptose
KW  - p8
KW  - Nestin
KW  - Diabetes
KW  - stem cells
KW  - pancreas
KW  - bone marrow
KW  - proliferation
KW  - apoptosis
KW  - p8
KW  - nestin
KW  - diabetes
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-29149
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Jakob, Franz
A1  - Ebert, Regina
A1  - Rudert, Maximilian
A1  - Nöth, Ulrich
A1  - Walles, Heike
A1  - Docheva, Denitsa
A1  - Schieker, Matthias
A1  - Meinel, Lorenz
A1  - Groll, Jürgen
T1  - In situ guided tissue regeneration in musculoskeletal diseases and aging
JF  - Cell and Tissue Research
N2  - In situ guided tissue regeneration, also addressed as in situ tissue engineering or endogenous regeneration, has a great potential for population-wide “minimal invasive” applications. During the last two decades, tissue engineering has been developed with remarkable in vitro and preclinical success but still the number of applications in clinical routine is extremely small. Moreover, the vision of population-wide applications of ex vivo tissue engineered constructs based on cells, growth and differentiation factors and scaffolds, must probably be deemed unrealistic for economic and regulation-related issues. Hence, the progress made in this respect will be mostly applicable to a fraction of post-traumatic or post-surgery situations such as big tissue defects due to tumor manifestation. Minimally invasive procedures would probably qualify for a broader application and ideally would only require off the shelf standardized products without cells. Such products should mimic the microenvironment of regenerating tissues and make use of the endogenous tissue regeneration capacities. Functionally, the chemotaxis of regenerative cells, their amplification as a transient amplifying pool and their concerted differentiation and remodeling should be addressed. This is especially important because the main target populations for such applications are the elderly and diseased. The quality of regenerative cells is impaired in such organisms and high levels of inhibitors also interfere with regeneration and healing. In metabolic bone diseases like osteoporosis, it is already known that antagonists for inhibitors such as activin and sclerostin enhance bone formation. Implementing such strategies into applications for in situ guided tissue regeneration should greatly enhance the efficacy of tailored procedures in the future.
KW  - in situ guided tissue regeneration
KW  - stem cells
KW  - scaffolds
KW  - regenerative medicine
KW  - mesenchymal tissues
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-124738
VL  - 347
IS  - 3
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Ceteci, Fatih
A1  - Ceteci, Semra
A1  - Zanucco, Emanuele
A1  - Thakur, Chitra
A1  - Becker, Matthias
A1  - El-Nikhely, Nefertiti
A1  - Fink, Ludger
A1  - Seeger, Werner
A1  - Savai, Rajkumar
A1  - Rapp, Ulf R.
T1  - E-Cadherin Controls Bronchiolar Progenitor Cells and Onset of Preneoplastic Lesions in Mice
JF  - Neoplasia
N2  - Although progenitor cells of the conducting airway have been spatially localized and some insights have been gained regarding their molecular phenotype, relatively little is known about the mechanisms regulating their maintenance, activation, and differentiation. This study investigates the potential roles of E-cadherin in mouse Clara cells, as these cells were shown to represent the progenitor/stem cells of the conducting airways and have been implicated as the cell of origin of human non-small cell lung cancer. Postnatal inactivation of E-cadherin affected Clara cell differentiation and compromised airway regeneration under injury conditions. In steady-state adult lung, overexpression of the dominant negative E-cadherin led to an expansion of the bronchiolar stem cells and decreased differentiation concomitant with canonical Wnt signaling activation. Expansion of the bronchiolar stem cell pool was associated with an incessant proliferation of neuroepithelial body-associated Clara cells that ultimately gave rise to bronchiolar hyperplasia. Despite progressive hyperplasia, only a minority of the mice developed pulmonary solid tumors, suggesting that the loss of E-cadherin function leads to tumor formation when additional mutations are sustained. The present study reveals that E-cadherin plays a critical role in the regulation of proliferation and homeostasis of the epithelial cells lining the conducting airways.
KW  - injury
KW  - lung cancer
KW  - stem cells
KW  - clara cell
KW  - gene expression
KW  - basal cell
KW  - in vivo
KW  - epithelium
KW  - airway
KW  - renewal
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-135407
VL  - 14
IS  - 12
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ehrig, Klaas
T1  - Effects of stem cell transcription factor-expressing vaccinia viruses in oncolytic virotherapy
T1  - Effekte von Stammzell-Transkriptionsfaktor exprimierenden Vaccinia Viren in onkolytischer Virotherapie
N2  - Krebserkrankungen bleiben auch im Jahr 2012 die zweithäuftigste Todesursache in der industralisierten Welt. Zusätzlich hat die Etablierung der Krebsstammzell-Hypothese grundsätzliche Auswirkungen auf die Erfolgsaussichten konventioneller Krebstherapie, wie Chemotherapie oder Strahlentherapie. Deswegen ist es von gröβter Notwendigkeit, dass neue Ansätze zur Krebstherapie entwickelt werden, die den Ausgang der Behandlung verbessern und zu weniger Nebenwirkungen führen. Diverse vorklinische Studien haben gezeigt, dass die onkolytische Virotherapie mit Vaccinia-Viren ein potentes und gut tolerierbares neues Werkzeug in der Krebstherapie darstellt. Die Effizienz des Vaccinia-Virus als Therapeutikum allein oder in Kombination mit Strahlen- oder Chemotherapie wird aktuell in mehreren klinischen Studien der Phasen I & II getestet. Krebsstammzellen und Stammzellen teilen eine Vielzahl von Eigenschaften, wie die Fähigkeit zur Selbst-Erneuerung und Pluripotenz, Stilllegung der Zellproliferation, Resistenz gegen Medikamente oder Bestrahlung, die Expression von diversen Zelloberflächen-molekülen, die Aktivierung und Hemmung spezifischer Signaltransduktionswege oder die Expression von Stammzell-spezifischen Genen. In dieser Arbeit wurden zwei neue rekombinante Vaccinia-Viren entwickelt, welche die Stammzell-Transkriptionsfaktoren Nanog (GLV-1h205) und Oct4 (GLV-1h208) exprimieren, um tiefere Einblicke in die Rolle dieser Masterregulatoren in der Entstehung von Krebs und ihrem Einfluss auf die onkolytische Virotherapie zu gewinnen. Das Replikationspotential beider Virusstämme in menschlichen A549-Zellen und PC-3-Zellen wurde anhand von Replikations-Assays bestimmt. Die Expression der Virus-spezifischen Markergene Ruc-GFP und beta-Galaktosidase, wie auch die Expression der Transkriptionsfaktoren Nanog und Oct4 wurde mit Hilfe von RT-PCR, SDS-PAGE und Western blotting, sowie immunozytochemischen Experimenten nachgewiesen. Des Weiteren wurde der Einfluss einer GLV-1h205-Infektion von A549-Zellen auf den Zellzyklus untersucht. Zudem wurde die Bedeutung der Virus-vermittelten Transkriptionsfaktor-Expression auf die Behandlung von subkutanen A549-Tumoren in einem Xenograft-Modell untersucht. Zur Untersuchung, ob die beobachteten Vorteile in der Behandlung von Lungenadenokarzinomen in Mäusen mit GLV-1h205 Promoter- oder Transkriptionsfaktor-abhängig sind, wurde ein Kontroll-Virus (GLV-1h321) hergestellt, dass für eine unfunktionale Nanog-Mutante codiert. Mittels SDS-PAGE und Western blotting sowie Immunozytochemie wurde die Transgen-Expression analysiert. Ein weitere Aspekt dieser Arbeit war die Fragestellung, ob sich das onkolyische Vaccinia-Virus GLV-1h68 eignet, als neues und weniger invasives Therapeutikum effizient Darmkrebszellen zu infizieren um sich in ihnen zu replizieren und diese anschlieβend zu lysieren. Ein derartiger Therapieansatz würde besonders im Hinblick auf spät diagnostizierten, metastasierenden Darmkrebs eine interessante Behandlungsalternative darstellen. Virale Markergen-expression wurde anhand von Fluoreszenzmikroskopie und FACS-Analyse untersucht. Desweiteren wurde gezeigt, dass die einmalige Administration von GLV-1h68 in mindestens zwei verschiedenen Darmkrebszelllinien zu einer signifikanten Inhibierung des Tumorwachstums in vivo und zu signifikant verbessertem Überleben führt. Der Transkriptionsfaktor Klf4 wird zwar stark in ruhenden, ausdifferenzierten Zellen des Darmepithels exprimiert, ist hingegen bei Darmkrebs generell dramatisch herabreguliert. Die Expression von Klf4 führt zu einem Stop der Zellproliferation und inhibiert die Aktivität des Wnt-Signalweges, indem es im Zellkern an die Transaktivierungsdomäne von beta-Catenin bindet. Um die Behandlung von Darmkrebs mit Hilfe onkolytischer Virotherapie weiter zu verbessern, wurden verschiedene Vaccinia-Viren (GLV-1h290-292) erzeugt, die durch verschiedene Promoterstärken die Expression unterschiedlicher Mengen an Tumorsuppressor Klf4 vermitteln. Die anfängliche Charakterisierung der drei Virusstämme mittels Replikations-Assay, Zytotoxizitätstudien, SDS-PAGE und Western blotting, Immunozytochemie sowie die Analyse der Proteinfunktion mit Hilfe von qPCR- und ELISA-Analysen zur Bestimmung von zellulärem beta-Catenin, zeigten eine Promoter-abhängige Expression und Wirkung von Klf4. Für weitere Analysen wurde das Virus GLV-1h291 gewählt, welches nach Infektion die gröβte Menge an Klf4 produziert und zusätzlich durch die C-terminale Fusion einer TAT Transduktionsdomäne Membran-gängig gemacht (GLV-1h391). Die erhaltenen Befunde machen das Klf4-TAT-kodierende Vaccinia-Virus GLV-1h391 zu einem vielversprechenden Kandidaten für eine Behandlung von Darmkrebs beim Menschen.
N2  - Cancer remains the second leading cause of death in the industrialized. The data from many different studies investigating the nature of cancer-initiating cells coined the description ‘cancer stem cells’ and has major implications on conventional cancer therapy. Thus, to improve the outcome of cancer treatment and to lower negative side effects, the development of novel therapeutic regimens is indispensable. It has been demonstrated in many preclinical studies that oncolytic virotherapy using vaccinia virus may provide a powerful and well-tolerable new tool in cancer therapy which is currently investigated in several clinical trials (Phase I & II) as stand-alone treatment or in combination with conventional cancer therapy. Cancer-initiating cells and stem cells share a variety of characteristics like the ability to self-renew, differentiation potential, quiescence, drug and radiation resistance, activation and inhibition of similar signaling pathways as well as expression of cell surface markers and stem cell-related genes. In this work, two new recombinant vaccinia viruses expressing the transcription factors Nanog (GLV-1h205) and Oct4 (GLV-1h208) were engineered to provide deeper insight of these stem cell master regulators in their significance of cancer-initiation and their impact on oncolytic virotherapy. Both viruses were analyzed for their replication potential in A549 and PC-3 human cancer cells. Marker gene expression was assessed by RT-PCR, SDS-PAGE and Western blotting, ELISA or immunocytochemistry.Furthermore, the effect of GLV-1h205 infection on the cell cycle in A549 cells was analyzed. Next, the effects of virus-mediated expression of stem cell transcription factors on therapeutic efficacy and survival rates in A549 xenograft mouse models was analyzed. A non-functional Nanog mutant-expressing virus strain (GLV-1h321) was engineered to analyze whether the observed therapeutic benefits were promoter- or payload-driven. Furthermore, this study analyzed the potential of GLV-1h68 to infect, replicate in, and lyse colorectal cancer cell lines to study whether oncolytic vaccinia viruses can be potential new and less invasive treatment regimens for late stage colorectal cancer. Marker gene expression was assessed by fluorescence microscopy and FACS. The transcription factor Klf4 is highly expressed in quiescent, terminally differentiated cells in the colonic epithelium whereas it is dramatically downregulated in colon cancers. Klf4 expression leads to cell growth arrest and inhibits Wnt signaling by binding to beta-catenin. To further improve the treatment of colorectal cancers, new recombinant vaccinia viruses (GLV-1h290-292) mediating the expression of differing amounts of the tumor suppressor Klf4 by using different promoter strengths were engineered. Initial characterization of recombinant vaccinia viruses expressing Klf4 by replication assay, cell viability assay, SDS-PAGE and Western blotting, immuncytochemistry and analysis of protein functionality by qPCR and ELISA analysis for cellular beta-catenin expression, demonstrated promoter strength-dependent expression of and impact of Klf4. To further boost the effects of tumor suppressor Klf4, a vaccinia virus strain expressing Klf4 with a C-terminal fusion of the TAT transduction domain (GLV-1h391) was engineered. Treatment of HT-29 non-responder tumors in vivo with GLV-1h291 and GLV-1h391 led to significant tumor growth inhibition and improved overall survival compared to GLV-1h68. This makes the Klf4-TAT expressing GLV-1h391 a promising candidate for the treatment of colorectal cancer in man.
KW  - Lungenkrebs
KW  - Darmkrebs
KW  - Vaccinia-Virus
KW  - Transkriptionsfaktor
KW  - Cancer
KW  - Vaccinia virus
KW  - oncolytic virotherapy
KW  - stem cells
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-85139
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Geyer, Kathrin K.
A1  - Chalmers, Iain W.
A1  - MacKintosh, Neil
A1  - Hirst, Julie E.
A1  - Geoghegan, Rory
A1  - Badets, Mathieu
A1  - Brophy, Peter M.
A1  - Brehm, Klaus
A1  - Hoffmann, Karl F.
T1  - Cytosine methylation is a conserved epigenetic feature found throughout the phylum Platyhelminthes
JF  - BMC Genomics
N2  - Background: The phylum Platyhelminthes (flatworms) contains an important group of bilaterian organisms responsible for many debilitating and chronic infectious diseases of human and animal populations inhabiting the planet today. In addition to their biomedical and veterinary relevance, some platyhelminths are also frequently used models for understanding tissue regeneration and stem cell biology. Therefore, the molecular (genetic and epigenetic) characteristics that underlie trophic specialism, pathogenicity or developmental maturation are likely to be pivotal in our continued studies of this important metazoan group. Indeed, in contrast to earlier studies that failed to detect evidence of cytosine or adenine methylation in parasitic flatworm taxa, our laboratory has recently defined a critical role for cytosine methylation in Schistosoma mansoni oviposition, egg maturation and ovarian development. Thus, in order to identify whether this epigenetic modification features in other platyhelminth species or is a novelty of S. mansoni, we conducted a study simultaneously surveying for DNA methylation machinery components and DNA methylation marks throughout the phylum using both parasitic and non-parasitic representatives. 
Results: Firstly, using both S. mansoni DNA methyltransferase 2 (SmDNMT2) and methyl-CpG binding domain protein (SmMBD) as query sequences, we illustrate that essential DNA methylation machinery components are well conserved throughout the phylum. Secondly, using both molecular (methylation specific amplification polymorphism, MSAP) and immunological (enzyme-linked immunoabsorbent assay, ELISA) methodologies, we demonstrate that representative species (Echinococcus multilocularis, Protopolystoma xenopodis, Schistosoma haematobium, Schistosoma japonicum, Fasciola hepatica and Polycelis nigra) within all four platyhelminth classes (Cestoda, Monogenea, Trematoda and 'Turbellaria') contain methylated cytosines within their genome compartments. 
Conclusions: Collectively, these findings provide the first direct evidence for a functionally conserved and enzymatically active DNA methylation system throughout the Platyhelminthes. Defining how this epigenetic feature shapes phenotypic diversity and development within the phylum represents an exciting new area of metazoan biology.
KW  - methyltransferase homolog
KW  - echinococcus multilocularis
KW  - platyhelminthes
KW  - 5-methyl cytosine
KW  - gene
KW  - proteins
KW  - stem cells
KW  - maximum liklihood
KW  - schistoma mansoni
KW  - flatworm
KW  - CPG binding domain
KW  - DNA methylation
KW  - epgenetics
KW  - complex
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-121892
SN  - 1471-2164
VL  - 14
IS  - 462
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Becker, Svetlana
A1  - Oelschlaeger, Tobias A.
A1  - Wullaert, Andy
A1  - Pasparakis, Manolis
A1  - Wehkamp, Jan
A1  - Stange, Eduard F.
A1  - Gersemann, Michael
T1  - Bacteria Regulate Intestinal Epithelial Cell Differentiation Factors Both In Vitro and In Vivo
JF  - PLoS ONE
N2  - Background: The human colon harbours a plethora of bacteria known to broadly impact on mucosal metabolism and function and thought to be involved in inflammatory bowel disease pathogenesis and colon cancer development. In this report, we investigated the effect of colonic bacteria on epithelial cell differentiation factors in vitro and in vivo. As key transcription factors we focused on Hes1, known to direct towards an absorptive cell fate, Hath1 and KLF4, which govern goblet cell. 
Methods: Expression of the transcription factors Hes1, Hath1 and KLF4, the mucins Muc1 and Muc2 and the defensin HBD2 were measured by real-time PCR in LS174T cells following incubation with several heat-inactivated E. coli strains, including the probiotic E. coli Nissle 1917+/- flagellin, Lactobacilli and Bifidobacteria. For protein detection Western blot experiments and chamber-slide immunostaining were performed. Finally, mRNA and protein expression of these factors was evaluated in the colon of germfree vs. specific pathogen free vs. conventionalized mice and colonic goblet cells were counted. 
Results: Expression of Hes1 and Hath1, and to a minor degree also of KLF4, was reduced by E. coli K-12 and E. coli Nissle 1917. In contrast, Muc1 and HBD2 expression were significantly enhanced, independent of the Notch signalling pathway. Probiotic E. coli Nissle 1917 regulated Hes1, Hath1, Muc1 and HBD2 through flagellin. In vivo experiments confirmed the observed in vitro effects of bacteria by a diminished colonic expression of Hath1 and KLF4 in specific pathogen free and conventionalized mice as compared to germ free mice whereas the number of goblet cells was unchanged in these mice. 
Conclusions: Intestinal bacteria influence the intestinal epithelial differentiation factors Hes1, Hath1 and KLF4, as well as Muc1 and HBD2, in vitro and in vivo. The induction of Muc1 and HBD2 seems to be triggered directly by bacteria and not by Notch.
KW  - stem cells
KW  - inflammatory-bowel-disease
KW  - Ileal Crohns-disease
KW  - coli nissel 1917
KW  - ulcreative colitis
KW  - escherichia coli
KW  - porphyromonas gingivalis
KW  - antimicrobial peptides
KW  - colorectal cancer
KW  - alpha defensins
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-131168
VL  - 8
IS  - 2
ER  - 
TY  - THES
A1  - Esterlechner, Jasmina
T1  - Role of the DREAM complex in mouse embryonic stem cells and identification of ZO-2 as a new LIN9 interacting protein
T1  - Die Rolle des DREAM-Komplexes in embryonalen Stammzellen der Maus und Identifikation von ZO-2 als neues LIN9- interagierendes Protein
N2  - The DREAM complex plays an important role in regulation of gene expression during the cell cycle. It was previously shown that the DREAM subunits LIN9 and B-MYB are required for early embryonic development and for the maintenance of the inner cell mass in vitro. In this work the effect of LIN9 or B-MYB depletion on embryonic stem cells (ESC) was examined. It demonstrates that LIN9 and B-MYB knock down changes the cell cycle distribution of ESCs and results in an accumulation of cells in G2 and M and in an increase of polyploid cells. By using genome-wide expression studies it was revealed that the depletion of LIN9 leads to downregulation of mitotic genes and to upregulation of differentiation-specific genes. ChIP-on chip experiments determined that mitotic genes are direct targets of LIN9 while lineage specific markers are regulated indirectly. Importantly, depletion of LIN9 does not alter the expression of the pluripotency markers Sox2 and Oct4 and LIN9 depleted ESCs retain alkaline phosphatase activity. I conclude that LIN9 is essential for proliferation and genome stability of ESCs by activating genes with important functions in mitosis and cytokinesis. The exact molecular mechanisms behind this gene activation are still unclear as no DREAM subunit features a catalytically active domain. It is assumed that DREAM interacts with other proteins or co-factors for transcriptional activation. This study discovered potential binding proteins by combining in vivo isotope labeling of proteins with mass spectrometry
(MS) and further analysed the identified interaction of the tight junction protein ZO-2 with DREAM which is cell cycle dependent and strongest in S-phase. ZO-2 depletion results in reduced cell proliferation and decreased G1 gene expression. As no G2/M genes, typical DREAM targets, are affected upon ZO-2 knock down, it is unlikely that ZO-2 binding is needed for a functional DREAM complex. However, this work demonstrates that with (MS)-based quantitative proteomics, DREAM interacting proteins can be identified which might help to elucidate the mechanisms underlying DREAM mediated gene activation.
N2  - Der DREAM Komplex spielt eine bedeutende Rolle in der Genregulation im Verlauf des Zellzyklus. Es wurde gezeigt, dass die DREAM Untereinheiten LIN9 und B-MYB für die frühe Embryogenese und den in vitro Erhalt der inneren Zellmasse erforderlich sind. In der vorligenden Arbeit wurde die Auswirkung von LIN9 und B-MYB Depletierung auf embryonale Stammzellen untersucht. Es zeigt sich, dass Depletion von LIN9 und B-MYB die Zellzyklus-Verteilung von embryonalen Stammzellen beeinflusst, zur Akkumulation der Zellen in G2 und M Phase und zu erhöhter Polyploidie führt. Genomweite Expressionsstudien ergaben, dass die Verringerung von LIN9 in der Runterregulierung von mitotischen und in der Hochregulierung von differenzierungsspezifischen Genen resultiert. ChIP-on-chip Experimente ermittelten, dass LIN9 Mitosegene als direkte Ziele hat, wohingegen entwicklungslinienspezifische Marker indirekt reguliert werden. Wesentlich ist, dass LIN9 Depletion nicht die Expression der Pluripotenzgene Oct4 oder Sox2 beeinflusst und embryonale Stammzellen ihre Alkaline Phosphatase Aktivität behalten. Daraus lässt schließen, dass LIN9
essentiell für die Proliferation und genomische Stabilität von embryonalen Stammzellen ist, in dem es Gene aktiviert, die wichtige Funktionen in Mitose und Zytokinese ausüben. Der exakte Mechanismus hinter der Genaktivierung ist noch nicht geklärt, da keine DREAM
Untereinheit eine katalytisch aktive Domäne aufweist. Vermutlich ist die Interaktion mit weiteren Proteinen oder Co-Faktoren für die Genaktivierung vonnöten. Diese Studie entdeckte mit in vivo Isotop-Markierung von Proteinen und Massenspektrometrie (MS) potentielle
Bindungspartner und untersuchte die identifizierte Bindung mit dem Tight Junction Protein ZO-2 genauer. Diese Bindung ist zellzyklus-abhängig und ist am stärksten
während der S-Phase. ZO-2 Depletion führt zu reduzierter Zellproliferation und verringerter G1-Genexpression. Da keine G2/M Gene, typische DREAM Ziele, von einer ZO-2 Depletion beeinflusst werden, ist es unwahrscheinlich, dass die ZO-2 Bindung für einen funktionellen DREAM Komplex benötigt wird. Jedoch demonstriert diese Studie, dass mit (MS)-basierender, quantitativer Proteomik DREAM interagierende Proteine identifiziert werden können. Dies ist hilfreich um die Mechanismen hinter der DREAM vermittelten Genaktivierung aufzuklären.
KW  - Zellzyklus
KW  - cellcycle
KW  - Stammzelle
KW  - Maus
KW  - stem cells
KW  - DREAM
KW  - Genregulation
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-90440
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Brehm, Klaus
A1  - Koziol, Uriel
T1  - On the importance of targeting parasite stem cells in anti-echinococcosis drug development
T1  - De l’importance de cibler les cellules souches du parasite dans la recherche de nouveaux médicaments contre les échinococcoses
JF  - Parasite
N2  - The life-threatening diseases alveolar and cystic echinococcoses are caused by larvae of the tapeworms Echinococcus multilocularis and E. granulosus, respectively. In both cases, intermediate hosts, such as humans, are infected by oral uptake of oncosphere larvae, followed by asexual multiplication and almost unrestricted growth of the metacestode within host organs. Besides surgery, echinococcosis treatment relies on benzimidazole-based chemotherapy, directed against parasite beta-tubulin. However, since beta-tubulins are highly similar between cestodes and humans, benzimidazoles can only be applied at parasitostatic doses and are associated with adverse side effects. Mostly aiming at identifying alternative drug targets, the nuclear genome sequences of E. multilocularis and E. granulosus have recently been characterized, revealing a large number of druggable targets that are expressed by the metacestode. Furthermore, recent cell biological investigations have demonstrated that E. multilocularis employs pluripotent stem cells, called germinative cells, which are the only parasite cells capable of proliferation and which give rise to all differentiated cells. Hence, the germinative cells are the crucial cell type mediating proliferation of E. multilocularis, and most likely also E. granulosus, within host organs and should also be responsible for parasite recurrence upon discontinuation of chemotherapy. Interestingly, recent investigations have also indicated that germinative cells might be less sensitive to chemotherapy because they express a beta-tubulin isoform with limited affinity to benzimidazoles. In this article, we briefly review the recent findings concerning Echinococcus genomics and stem cell research and propose that future research into anti-echinococcosis drugs should also focus on the parasite’s stem cell population.
N2  - Les échinococcoses alvéolaire et kystique, deux maladies potentiellement mortelles, sont respectivement causées par les larves des vers plats Echinococcus multilocularis et E. granulosus. Dans les deux cas, les hôtes intermédiaires, comme l’homme, s’infectent par l’ingestion des oncosphères, suivie de la multiplication asexuée et la croissance presque illimitée du métacestode dans les organes de l’hôte. À côté de la chirurgie, le traitement des échinococcoses repose sur une chimiothérapie par les benzimidazoles, dont l’action est dirigée contre la bêta-tubuline du parasite. Cependant, comme les bêta-tubulines sont extrêmement similaires chez les cestodes et les humains, les benzimidazoles ne peuvent être utilisés qu’à des posologies parasitostatiques et sont associés à des effets secondaires indésirables. Avec l’objectif principal d’identifier des cibles pour des médicaments alternatifs, le génome nucléaire d’E. multilocularis et d’E. granulosus a été récemment séquencé, et de nombreuses cibles potentielles pour des médicaments sont exprimées par le métacestode. De plus, des études récentes de biologie cellulaire ont montré qu’E. multilocularis dispose de cellules souches multipotentes, appelées cellules germinales, qui sont les seules cellules parasitaires capables de prolifération et à l’origine de toutes les cellules différenciées. Ces cellules germinales représentent donc un type cellulaire crucial pour la prolifération d’E. multilocularis, et très vraisemblablement aussi d’E. granulosus, dans les organes de l’hôte, et vraisemblablement responsables des récurrences parasitaires à l’arrêt de la chimiothérapie. Des études récentes ont aussi indiqué que les cellules germinales pourraient être moins sensibles à la chimiothérapie car elles expriment un isoforme de la bêta-tubuline à affinité limitée vis-à-vis des benzimidazoles. Dans cet article, nous faisons une courte revue des découvertes récentes concernant la génomique d’Echinococcus et la recherche sur les cellules souches. Nous proposons que les recherches futures sur de nouveaux médicaments contre les échinococcoses se focalisent sur la population des cellules souches du parasite.
KW  - genome
KW  - chemotherapy
KW  - benzimidazole
KW  - stem cells
KW  - germinative cells
KW  - beta-tubulin
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-118030
SN  - 1252-607X
VL  - 21
ER  -