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Untersuchung molekularer Prozesse bei der Entstehung verschiedener Typen pankreatischer Zellen aus humanen embryonalen Stammzellen und Entwicklung/Optimierung entsprechender In-vitro-Differenzierungsprotokolle
lassen, ist aufgrund von deren geringer Verfügbarkeit aller
Gegenstand der genehmigten Forschungsarbeiten unter Verwendung von humanen embryonalen Stammzellen (hES-Zellen) ist die Etablierung dreidimensionaler menschlicher In-vitro-Gewebemodelle für Skelettmuskel, für Bindegewebe, für Nervengewebe sowie für die Leber. Im Mittelpunkt stehen hierbei vergleichende Arbeiten unter Nutzung von hES-Zellen und humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (hiPS-Zellen), in denen die Äquivalenz von Gewebemodellen, die aus dem jeweiligen Zelltyp abgeleitet wurden, bestätigt bzw. Unterschiede bestimmt werden sollen. Die Herstellung der humanen Gewebe aus pluripotenten Stammzellen soll dabei zum einen unter Nutzung von Tissue Engineering-Techniken erfolgen, bei denen pluripotente Stammzellen unter Anwendung und weiterer Optimierung etablierter Protokolle zunächst in verschiedene (Vorläufer-)Zelltypen differenziert und die Zellen anschließend mit Biomaterialien zu dreidimensionalen Strukturen kombiniert werden. Zum anderen sollen Organoid-Ansätze genutzt werden, bei denen sich die Zellen während des von außen gesteuerten Differenzierungsprozesses selbst zu Gewebe- und Organstrukturen organisieren. Durch Herstellung und Nutzung verschiedener Reporter-Zelllinien, in denen die Expression des Reportergens an die Expression von Genen mit zelltypspezifischer Expression gekoppelt ist, sollen die verschiedenen für die Etablierung der Gewebemodelle benötigten Zelltypen während der Differenzierung nachgewiesen und die Vorgehensweisen für die Differenzierung optimiert werden. Die Bestimmung der Reifung und Funktionalität der jeweiligen Gewebe erfolgt unter Nutzung etablierter Methoden/Vorgehensweisen. Die aus pluripotenten Stammzellen abgeleiteten Gewebemodelle sollen künftig in der Pharmakologie/Toxikologie sowie ggf. als Grundlage für die Entwicklung von Gewebeersatztherapien zum Einsatz kommen.
Derartige Gewebemodelle werden aller Voraussicht nach
Untersuchung molekularer Prozesse bei der Entstehung verschiedener Typen pankreatischer Zellen aus humanen embryonalen Stammzellen und Entwicklung/Optimierung entsprechender In-vitro-Differenzierungsprotokolle
lassen, ist aufgrund von deren geringer Verfügbarkeit aller
Begründungen
Datei ist nicht barrierefrei) COVID-19 Übersicht aller
Mechanismen der Biogenese von Präsynapsen und deren dynamische Remodellierung.
Prozesse wird aller Voraussicht nach zu einem verbesserten
Im Rahmen der genehmigten Forschungsarbeiten unter Verwendung von humanen embryonalen Stammzellen (hES-Zellen) sollen auf menschlichen Nervenzellen basierende neuronale Netzwerke etabliert und charakterisiert werden, an denen genetische und zelluläre Grundlagen physiologischer und pathologischer Schmerzen analysiert, Ursachen von Schmerzüberempfindlichkeit und Schmerztoleranz bestimmt und künftig ggf. Substanzen identifiziert werden können, die Grundlage für die Entwicklung neuartiger Schmerzmittel sein können. Hierfür sollen hES-Zellen in Richtung von sensorischen Neuronen und Neuronen des Zentralnervensystems (ZNS) differenziert und diese dann in einem Mehrkammer-Kultursystem kokultiviert werden, in dem sich − über Mikrokanäle zwischen den Kammern − synaptische Kontakte zwischen verschiedenen Nervenzelltypen bilden können. In diesen Zellmodellen sollen dann die Struktur und Funktion der jeweils gebildeten Synapsen bestimmt sowie umfangreiche Untersuchungen zur Plastizität menschlicher Synapsen durchgeführt werden. Anschließend soll ermittelt werden, welche Effekte schmerzauslösende Stimuli bzw. mit pathologischem Schmerz assoziierte Bedingungen auf die Struktur und Funktion der Synapsen haben. Ferner sollen die Effekte von mit Schmerzsyndromen assoziierten Mutationen bzw. Polymorphismen auf die etablierten neuronalen Netzwerke untersucht werden. Dazu sollen entsprechende Mutationen in hES-Zellen erzeugt, die hES-Zellen in die o. g. Typen von Neuronen differenziert und ihre Eigenschaften in den oben beschriebenen neuronalen Netzwerken untersucht werden. Schließlich soll untersucht werden, ob sich die etablierten Zellmodelle zur Bestimmung der molekularen und zellulären Effekte schmerzlindernder Substanzen eignen, wofür insbesondere die Wirkung entsprechender Substanzen auf die synaptische Übertragung zwischen Neuronen sowie auf die Aktivität von Signalübertragungswegen überprüft werden soll, die an der Schmerztransduktion beteiligt sind.
Daraus werden sich aller Voraussicht nach neue Erkenntnisse
Gegenstand der genehmigten Forschungsarbeiten ist die Untersuchung der Funktion bestimmter Chromatin-modifizierender Proteine, die mit Polycomb group (PcG)- und Trithorax group (TrxG)- Proteinen assoziiert sind, während früher Differenzierungsprozesse menschlicher Zellen. Dazu sollen die jeweiligen Gene in humanen embryonalen Stammzellen (hES-Zellen) sowohl mono- als auch biallelisch (konditionell) mutiert und die Folgen eines funktionellen knockout der verschiedenen Gene insbesondere auf die Differenzierung von hES-Zellen in neurale und kardiale Zellen sowie in mesenchymale Vorläuferzellen untersucht werden. Insbesondere durch vergleichende Untersuchungen der Expressionsprofile von sich differenzierenden (Wildtyp- und mutierten) hES-Zellen sollen ggf. weitere Gene identifiziert werden, deren Aktivität vermutlich durch Produkte der untersuchten Gene reguliert wird bzw. die mit den von ihnen kodierten Proteinen in Wechselwirkung stehen. Derartige Gene sollen dann in hES-Zellen ebenfalls funktionell deletiert und der Einfluss auf die Differenzierung von hES-Zellen untersucht werden. Da Mutationen in den für das Forschungsprojekt ausgewählten PcG- und TrxG-assoziierten Genen teils mit schweren Entwicklungsstörungen in Zusammenhang stehen, soll die Rolle der entsprechenden Mutationen für die Ausprägung eines pathologischen Phänotyps bestimmt werden. In diesem Zusammenhang sollen humane induzierte pluripotente Stammzellen (hiPS-Zellen) aus entsprechenden Patienten hergestellt und ggf. weitere Gene identifiziert werden, deren Mutation mutmaßlich zur Ausprägung des entsprechenden Krankheitsbildes beitragen. Derartige Kandidatengene sollen dann (gemeinsam mit den PcG- und TrxG-assoziierten Genen) in hES-Zellen funktionell deletiert und die Konsequenzen insbesondere für die Differenzierung der Zellen bestimmt werden. hES-Zellen werden hierbei auch als Referenzmaterial für die Charakterisierung von hiPS-Zellen verwendet.
Die Forschungsziele können aller Voraussicht nach auch
Gegenstand der genehmigten Forschungsarbeiten unter Verwendung von humanen embryonalen Stammzellen (hES-Zellen) ist die Etablierung eines Gewebemodells zur Untersuchung der erblichen Form des Retinoblastoms, eines häufig bereits im frühen Kindesalter auftretenden Tumors. Hierfür soll das RB1-Gen in hES-Zellen zunächst auf einem Allel mit artifiziellen oder in Patienten anzutreffenden Mutationen versehen und entsprechend stabil modifizierte hES-Zell-Klone etabliert werden. Die derartig mutierten hES-Zellen, die nach gegenwärtigem Kenntnisstand bei Vorliegen eines nicht-mutierten RB1-Gens auf dem zweiten Allel keine Defizite bei der Differenzierung zu retinalen Zellen aufweisen, sollen dann in Richtung retinaler Organoide differenziert und zu verschiedenen Zeitpunkten der Differenzierung durch AAV-vermittelten Transfer der Komponenten des CRISPR/Cas-Systems mit einer (ggf. ebenfalls patientenspezifischen) weiteren Mutation auf dem zweiten Allel des RB1-Gens versehen werden. Die in beiden Allelen mutierten Zellen sollen dann weiter zu retinalen Organoiden differenziert und diese umfassend charakterisiert werden, beispielsweise hinsichtlich der Präsenz und Charakteristika spezifischer retinaler Zellpopulationen und der korrekten Organisation des retinalen Organoids, bezüglich der Expression retinaler Marker-Gene sowie in Hinblick auf das Transkriptom bestimmter retinaler Zellpopulationen. Ziel ist es, die Effekte verschiedener Mutationen auf die retinale Differenzierung bzw. auf die Desorganisation der sich entwickelnden retinalen Organoide sowie ein ggf. kritisches Zeitfenster für die zweite Mutation zu bestimmen. Zudem sollen jene Zelltypen zweifelsfrei identifiziert werden, die bei Vorliegen spezifischer Mutationen den Ausgangspunkt für die Tumorbildung darstellen.
Schließlich werden sich aller Voraussicht nach Erkenntnisse
Im Rahmen der genehmigten Forschungsarbeiten sollen In-vitro-Modelle für Plexus-Choroideus-Tumoren (CPT) entwickelt werden, an denen künftig die zellulären und molekularen Grundlagen der Entstehung und Entwicklung dieser Tumoren untersucht werden sollen.
aufgeworfenen Forschungsfrage vorgenommen werden müssen, aller
Im genehmigten Forschungsvorhaben sollen auf Grundlage eines aus humanen embryonalen Stammzellen abgeleiteten In-vitro-Testsystems Substanzen identifiziert werden, die die Replikation von Beta-Zellen stimulieren, das für den Diabetes mellitus charakteristische und durch metabolischen Stress oder durch Immunzellen vermittelte Absterben der Beta-Zellen verhindern und/oder dem durch Stress oder Entzündung induzierten Funktionsverlust dieser Zellen entgegenwirken. Auf Grundlage der identifizierten Substanzen sollen ggf. Wirkstoffkandidaten zur Behandlung des Diabetes mellitus entwickelt und bezüglich ihrer Wirkung auf humane Beta-Zellen verifiziert werden. Zur Entwicklung eines hierfür benötigten In-vitro-Screening-Systems sollen im ersten Projektteil Verfahren für die Differenzierung humaner ES-Zellen in Beta-Zellen entwickelt werden. Dies schließt die Entwicklung von Methoden zur Differenzierung von hES-Zellen in Suspensionskultur und die Überprüfung der molekularen Eigenschaften sowie der Funktionalität der terminal differenzierten Beta-Zellen in vitro und in Mausmodellen des Diabetes mellitus ein. Unter Nutzung dieser Zellen sollen im zweiten Projektteil dann verschiedene Bibliotheken kleiner Moleküle und potentiell therapeutischer Proteine getestet und geeignete Substanzen identifiziert werden. Dazu sollen entsprechende Testverfahren zunächst entwickelt und die als wirksam identifizierten Substanzen (ggf. nach ihrer Optimierung) validiert werden.
primärer Beta-Zellen auf, so dass auch diese Zellen aller
