Probing early human embryonic development to characterize BMP signaling stimulators

Bone morphogenetic proteins (BMPs) sind sowohl in der Embryonalentwicklung als auch im adulten Organismus von entscheidender Bedeutung. Da ein fehlregulierter Signalweg mit zahlreichen chronischen und schwerwiegenden Krankheiten assoziiert ist, stellt dessen Modulierung einen vielversprechenden therapeutischen Ansatz dar. In dieser Dissertation wurden neuartige Strategien entwickelt, um bestehende murine Methoden zur Identifizierung solcher Stimulatoren um ein humanes, hochdurchsatzkompatibles System zu erweitern – essentiell für die Übertragbarkeit identifizierter Verbindungen hinsichtlich der Wirksamkeit und Sicherheit auf humane Anwendungen in der Regenerativen Medizin. Dafür wurden Methoden entwickelt und skaliert, die BMP-abhängige Prozesse während humaner Mesoderm- und Trophoblast-Differenzierung abbilden können. Ein eigens entwickelter Deep-Learning-gestützter Analyseprozess erlaubte hierbei eine vielschichtige Auswertung der beobachteten Differenzierungsdynamiken, was nachfolgend für die morphogenetische Charakterisierung einer neuen Klasse von BMP-Stimulatoren eingesetzt werden konnte. Desweiteren wurde in dieser Arbeit eine neuartige Methode entwickelt, um definierte Stammzellkolonien mittels eines Drop-on-Demand Piezo Inkjet-Druckprozesses von Matrigel zu generieren. Das Verfahren konnte mit selbst entwickelten Analysemodulen validiert werden und erlaubte eine hochdurchsatzfähige Analyse BMP-getriebener Prozesse innerhalb der embryonalen Selbstorganisation. Die neuen Methoden verbessern signifikant bestehende Protokolle, eröffnen neue Möglichkeiten für phänotypische Hochdurchsatzanalysen von multizellulären Strukturierungsprozessen und ebnen den Weg für die Identifizierung neuer BMP-Stimulatoren für die Regenerative Medizin.

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Year

2026

Author dc:creator

• Franck, Ole

Contributors dc:contributor

• Schade, Dennis
• Kunze, Thomas

• bone morphogenetic protein
• embryonic stem cells
• human embryonic development
• directed differentiation
• mesoderm
• trophoblast
• piezo-inkjet-dispensing
• gastrulation
• 2D-gastruloids
• micropatterning
• high throughput
• phenotypic screening
• imaged-based analysis
• regenerative medicine
• Knochen morphogenetisches Proteins
• Embryonale Stammzellen
• Menschliche Embryonalentwicklung
• Gerichtete Differenzierung
• Piezo-Inkjet-Dispensierung
• 2D-Gastruloide
• Mikrostrukturierung
• Hochdurchsatz
• Phänotypisches Screening
• Bildbasierte Analyse
• Regenerative Medizin

Repository record source_url

https://macau.uni-kiel.de/receive/macau_mods_00008529

OAI identifier oai:identifier

oai:macau.uni-kiel.de:macau_mods_00008529