Das endodermale, hepatische Differenzierungspotenzial von adulten und embryonalen Stammzellen in vitro und in vivo

In der regenerativen Medizin besteht die Hoffnung, pluripotente embryonale und multipotente adulte Stammzellen für zellbasierte Therapien zu verwenden. Stammzellen, die in Hepatozyten differenzieren, können möglicherweise als Überbrückungstherapie extrakorporal im Bioreaktor oder durch intrahepatische Transplantation in Patienten mit akutem Leberversagen eingesetzt werden. Das Ziel der Arbeit war der Vergleich des endodermal hepatischen Differenzierungspotenzials von humanen pluripotenten, embryonalen Stammzellen und multipotenten, adulten CD34+ Stammzellen aus Nabelschnurblut unter identischen differenzierungsinduzierenden Bedingungen in vitro und in vivo. Mittels Gen- und Proteinexpression und zellulärer Strukturanalyse sollten essentielle Schritte der in vitro und in vivo Differenzierung identifiziert werden. Durch Zytokine, hepatisch konditioniertes AML12- und HepG2-Medium und Kokultur mit AML12-Hepatozyten wurde die hepatische Differenzierung in CD34+ Zellen und in humanen embryonalen Stammzellen in vitro geprüft. Die Ergebnisse der Experimente der endodermalen hepatischen Differenzierungsinduktion in vitro zeigten, dass der direkte Kontakt der adulten und embryonalen Stammzellen in Kokultur mit Hepatozyten einen Vorteil der Differenzierungsinduktion gegenüber dem konditionierten Medium bietet. In den humanen embryonalen Stammzellen der Linie SA002 konnte durch die in vitro Systeme eine endodermal hepatische Differenzierung induziert werden. Neben dem Anstieg der Expression von endodermalen Genen änderte sich auch die Morphologie der Zellen. Jedoch wurde keine eindeutige Differenzierung in funktionelle Hepatozyten erreicht. Die gewählten in vitro differenzierungsinduzierenden Bedingungen der konditionierten Medien und der Kokultur ermöglichten den CD34+ Zellen eine geringfügige Differenzierung in hepatisch endodermale Zellen. Die gewählten in vitro Bedingungen zeigten, dass der direkte Kontakt in der Kokultur die Differenzierung effizienter als die konditionierten Medien in den Stammzellen induzieren konnte. Es besteht jedoch der Bedarf, die bestehenden Differenzierungsprotokolle weiter zu verbessern. In immundefizienten Mäusen wurden unterschiedliche Leberschadensmodelle der Maus etabliert, um das Engraftment, die Organverteilung und das hepatische Differenzierungs- und Regenerationspotenzial von humanen Stammzellen nach in vivo Transplantation zu bestimmen. Die aus der Klinik abgeleiteten Leberschadensmodelle partielle Hepatektomie, chronischer Leberschaden durch Futterdiät und chemisch induzierter Leberschaden wurden erfolgreich in NOD/SCID Mäusen etabliert. Die erarbeiteten in vivo Modelle bildeten die Grundlage zur Prüfung des Regenerations- und Differenzierungspotenzials von undifferenzierten Stammzellen im Vergleich zu in vitro differenzierten Stammzellen. In Transplantationsversuchen erwiesen sich die Modelle von akuten Leberschäden in Verbindung mit verstärkenden Zytokinen wie den Hepatozytenwachstumsfaktor oder proliferationshemmenden Substanzen wie Monocrotalin für eine erfolgreiche Stammzelltransplantation als geeignet. Erst wenn die Stammzell-abgeleiteten Hepatozyten in präklinischen Modellen mit Leberschaden eine regenerative Wirkung zeigen und keine Nebenwirkungen hervorrufen, ist ein Einsatz in der regenerativen Medizin möglich. Vermutlich hat der Einsatz von hepatisch differenzierten Stammzellen als Leberersatztherapie noch einen längerfristigen zeitlichen Horizont.

Author dc:creator

• Wulf-Goldenberg, Annika

Advisor dc:contributor.advisor

• Lauster, Roland

Licence dc:rights.uri

• http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/

Language dc:language.iso

de, German

Identifier URI

urn:nbn:de:kobv:83-opus-27178
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2517

OAI identifier oai:identifier

oai:depositonce.tu-berlin.de:11303/2814