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AG Blume

Leitung Prof. Dr. med. C. Blume

Post Docs:

Dr. A. Lavrentieva

Dr. R. Jonczyk

Doktoranden: Irina Santourian, Stefanie Thoms

Forschungsschwerpunkte:

Labeling und Konditionierung von mesenchymalen Stammzellen für das Tissue Engineering

In den letzten Jahren findet die Stammzelltherapie immer größere Verbreitung in der Behandlung von Verletzungen und Krankheiten. Dabei sind adulte humane mesenchymale Stammzellen ein vielversprechender Zelltyp, da sie autolog transplantiert werden können und damit im Vergleich zu nicht-autolog transplantierten Zellen geringere immunologische Reaktionen im Empfänger mit sich bringen. In einigen klinischen Studien ist aber bei der Stammzelltherapie Krebs aufgetreten. Ob dies im direkten Zusammenhang mit der Stammzelltherapie steht, oder ob es sich bei der Tumorentwicklung um Zufall handelt ist dabei ungewiss. Um dies herauszufinden müssen die Stammzellen vor einer Transplantation markiert werden, damit sie nach der Transplantation eindeutig identifiziert werden können. Hierzu arbeiten wir momentan an zwei Methoden: Zum einen soll ein spezifischer nicht-codierender DNA-Strang transient in die Zelle eingebracht werden und zum anderen soll ein konservierter epigenetischer Barcode im Genom der Stammzellen identifiziert werden. Für die Transfektion der Marker in die Zielzellen werden verschiedene Methoden gegeneinander getestet wie die Lipofektion und die Elektroporation sowie die lentivirale Transfektion. Der epigenetische Code wird vor und nach Bisulfit-Konversion untersucht und verglichen. Die Genexpression der epigenetisch regulierten Zielgene wird in Expressionsanalysen durch real time PCR untersucht.

Tissue Engineering ist ein stark wachsender Sektor im Bereich der zukunftsorientierten Medizin und bietet ein enormes Potential im Bereich der Entwicklung von bioartefiziellen Gefäßprothesen, welchen in einer stark alternden Gesellschaft eine immer größer werdende Bedeutung zukommt. Eines der Hauptprobleme in der Entwicklung liegt in der Isolation und Kultivierung von Endothelzellen unter dem Aspekt der autologen Transplantation. Neuste Studien zeigen jedoch, dass humane mesenchymale Stammzellen, welche aus dem Fettgewebe von Patienten isoliert wurden (hASCs), Ansätze für die Differenzierung in eine endotheliale Richtung aufweisen. Daher untersuchen wir zum einen, welchen Einfluss unterschiedliche Kultivierungsbedingungen, zu denen unter anderem Hypoxie und Scheerstress zählen, auf die Sekretion pro-angiogenischer Marker und somit die Differenzierung in Endothelzellen besitzen. Ein weiterer Ansatz besteht in der Co-Kultivierung von human umbilical venous endothelial cells (HUVECs) mit undifferenzierten hASCs. Hierbei soll der Effekt sezernierter pro-angiogenischer Marker der hASCs auf die Proliferation und damit Fähigkeit der HUVECs ein biokompatibles Scaffold zu besiedeln untersucht werden.

Bioreaktorentwickung

Für die kliniknahe Bereitstellung und Kultivierung eines vascular graft entwickelt unsere Arbeitsgruppe außerdem einen funktionsgerechten Bioreaktor. Dieser soll im Gegensatz zu existierenden Systemen auch den Differenzierungsprozess des wachsenden Grafts regulieren und kontrollieren. Hierfür werden Sensorsysteme für pH, Temperatur, Glukose etc. angepasst und ein berührungsloses Monitoring über Ultraschall etabliert.

Biotesting

Ein weiteres Aufgabengebiet der Arbeitsgruppe ist das Biotesting. Dabei handelt es sich um das Screening unterschiedlicher pharmakologisch wirksamer Substanzen bezüglich Ihrer Auswirkung auf das Proliferationsverhalten als auch Ihrer Toxizität gegenüber humanen primären Zellen als auch Zelllinien. Für das Screening werden sowohl etablierte Assays (CTB, MTT, ECIS, Apo ONE) verwendet sowie neue Methoden etabliert, die versuchsspezifische Fragestellungen detaillierter einbeziehen. Dazu zählt die Toxizitätsbestimmung von modernen Immunsuppressiva in einer dynamischen 3D-Zellkultur.