Schwerpunkte

Stammzellen sind Zellen, die sich in alle im Körper vorhandenen Zelltypen und Gewebe differenzieren können. Seit 2007 ist es möglich bereits ausdifferenzierte Zellen, wie beispielsweise Fibroblasten aus der Haut, zu sogenannten induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs) zu reprogrammieren. Dies geschieht über die Reaktivierung bestimmter Entwicklungsgene. Aus iPS-Zellen differenzierte Zellen erlauben es uns im Labor auch auf menschliche Zielzellen zuzugreifen, die unter normalen Umständen nicht direkt aus dem Menschen, also primär, zu gewinnen sind.

In unserer Arbeitsgruppe werden iPSCs in unterschiedliche neuronale Zellen  differenziert, um damit verschiedene Fragestellungen zu beantworten. Dafür werden die Stammzellen mit Faktoren behandelt, die den Signalmolekülen entsprechen, die während der Embryonalentwicklung dafür sorgen, dass Neuronen entstehen.

Angefangen haben wir mit motorischen Neuronen, auch Motoneuronen genannt, um an einem Ersatz für den Maus-Bioassay zur Aktivitätstestung in der Chargenprüfung von pharmakologisch eingesetzten Botulinum Neurotoxinen zu arbeiten.

Wir differenzieren gemischte Neuronen und Astrozyten enthaltende Zellpopulationen und in Zukunft auch Mikroglia, um ein Gehirnmodell zu entwickeln, um beispielsweise Substanzen zu identifizieren, die die Kommunikation der eben genannten Zellen während der Embryonalentwicklung stören und damit zu Entwicklungsstörungen beitragen können und im späteren Leben zum Entstehen neurodegenerativer Erkrankungen beitragen können.

Außerdem werden sensorische Neuronen und die umhüllenden Schwann-Zellen aus iPSCs differenziert, um diese in ein 3D Hautmodell einzubringen, um beispielsweise Substanzen identifizieren zu können, die eine Kontaktallergie auslösen können.

In unserer Arbeitsgruppe werden intestinale Organoide aus humanen iPSCs differenziert. Außerdem werden auch intestinale Organoide aus intestinalen Stammzellen vom Schwein generiert. Vorteile dieser „Mini-Därme“ gegenüber klassischen Zellkulturen aus kontinuierlichen Zelllinien sind vielfältig: Besonders interessant ist es, dass das Epithel der intestinalen Organoide nicht nur absorptive Enterozyten enthält, sondern genauso divers ist, wie die Zellzusammensetzung in vivo. Intestinale Organoide bilden Zellen der Stammzellnische, also intestinale Stammzellen und Paneth-Zellen aus und sind daher in der Lage sich selbst zu erneuern. Weitere Zellen werden aus diesen Stammzellen des Darms differenziert: Beispielsweise M-Zellen, die eine besondere Rolle in der Wirts-Pathogen Interaktion übernehmen. Sekretorische Zellen, wie Becherzellen und enteroendokrine Zellen werden ebenso ausgebildet. Außerdem erfolgt sogar in vitro eine Bildung von Krypten. Intestinale Organoide stellen daher deutlich physiologischere Modellsysteme dar, als kontinuierliche Ziellinien. Wir nutzen diese Organoide zur Erforschung der Interaktion von Krankheitserregern mit dem Darmepithel.

In der AG Seeger genutzte Methoden:

Zellkultur

RT-qPCR

PCR

Immunzytochemie

Durchflusszytometrie

Western Blot

ELISA

Assays für Zytotoxizität (MTT, WST, LDH,…)

Assays zur Erfassung von Enzymaktivitäten (CYP1A1, CYP2B1,…)

Assays im Multimode Platereader: Absorption, Lumineszenz, Fluoreszenz

Gentechnische Bearbeitung von Stammzellen über CRISPR/Cas9