Zelldifferenzierung

Arbeitsbereich

Die Arbeitsgruppe Zelldifferenzierung konnte mit humanen Stammzellen aus Schweißdrüsen eine neue Zellquelle für die regenerative Medizin erschließen. Der besondere Vorteil Schweißdrüsen-abgeleiteter Stammzellen liegt in der leichten Zugänglichkeit und der ethischen Unbedenklichkeit. In Tierversuchen konnte bereits ein positiver Effekt auf die Wundheilung gezeigt werden. Insbesondere die Neubildung von Blutgefäßen (Revaskularisierung) konnte mit einer Stammzellbehandlung im Tierversuch beschleunigt werden. Studien haben gezeigt, dass die Wirkung der Stammzellen zu einem Großteil von löslichen (parakrinen) Faktoren ausgeht, welche im Wundmilieu von den Stammzellen ausgeschüttet werden. Anhand von Kokulturstudien konnte darüber hinaus gezeigt werden, dass die Stammzellen einen positiven Einfluss auf die Regenration peripherer Nerven haben. Die Stammzellen verstärken somit die natürliche Wundheilung um ein Vielfaches. In Zukunft sollen Stammzellen aus Schweißdrüsen für klinische Anwendungen verfügbar gemacht werden. Ein weiterer Forschungszweig der Arbeitsgruppe Zelldifferenzierung besteht in der Entwicklung neuer In-vitro-Testsysteme. Durch das EU-weite Verbot von Tierversuchen für Anwendungen in der Kosmetikindustrie sowie der starken Nachfrage aluminiumfreier Deodorants stieg der Bedarf neuer In-vitro- Hauttestsysteme in den vergangenen Jahren stark an. Aufgrund der langjährigen und weltweit einzigartigen Expertise auf dem Gebiet der Stammzellisolation aus Drüsen und der Herstellung von Organoiden, ist zelltechnologisches Know-how verfügbar, welches für die Entwicklung neuer Testsysteme genutzt werden kann.

Forschungsfelder

Zellbasierte Therapie

Humane adulte Stammzellen aus Schweißdrüsen (SGSCs) haben großes Potential für regenerative Therapien. Im Tierversuch konnte bereits gezeigt werden, dass SGSCs die Hautwundheilung fördern, was sich in einer verstärkten Revaskularisierung und einem schnelleren Verschluss der Wunde äußerte. In Zukunft sollen SGSCs für den klinischen Einsatz verfügbar gemacht werden. Dazu ist eine Anpassung des Herstellungs- und Kultivierungsprozesses nach GMP-Richtlinien notwendig. Zudem sollen weitere Anwendungsgebiete (z.B. Biologisierung von Implantaten) erschlossen werden.

Physiologische Mikrogewebe

In Zukunft wird der Bedarf an Alternativmethoden zu Tierversuchen stark ansteigen. Organotypische Testsysteme stellen eine attraktive Alternative dar. In der AG wurden Herstellungs- und Kulturbedingungen für Sphäroide, Organoide und organotypische ex-vivo Modelle unterschiedlicher Gewebe etabliert. Diese ermöglichen die Erfassung funktionaler gewebespezifischer Parameter mithilfe angepasster Messverfahren. Neben bildbasierten Verfahren (z.B. Calcium Imaging) kommen elektrophysiologische Ableitungen von Feldpotentialen oder biochemische Assays zum Einsatz. 

Zell-Medikament-Interaktion

Wirkungen und Nebenwirkungen von Medikamenten auf Organe und Organsysteme beruhen auf Effekten auf zellulärer Ebene. Die für die Zelltherapie verwendeten und untersuchten Stammzellen unterliegen somit ebenso Arzneimittelwirkungen. Um unerwünschte Effekte auszuschließen oder sogar positive Effekte von Medikamenten auf Stammzellen zu erkennen, werden Wechselwirkungen von Medikamenten auf in vitro kultivierte Zellen analysiert.

Leistungen

  • Etablierung von Verfahren zur Isolation und Differenzierung funktionaler Zellen.
  • Etablierung von Verfahren zur Generierung und Kultivierung physiologischer Mikrogewebe
  • Entwicklung funktionaler Read-out Systeme

Ausstattung

  • Zellkultur- und Zellanalyse
  • Zeitraffermikroskopie
  • Molekularbiologisches Forschungslabor
  • Histologisches Forschungslabor
  • Laser-Scanning-Mikroskopie
  • Elektrophysiologischer Messplatz (MEA)