Expansion of neural stem cells as a treatment for ischemic stroke

Adulte Neurogenese in Säugetieren ist eingeschränkt auf zwei Gehirnbereiche, der subgranulären Zone (SGZ) des Hippocampus und der subventrikulären Zone (SVZ) um die Ventrikelwände herum. Vorhergehende Arbeiten in unserem Labor haben gezeigt, dass Überexpression der Zellzyklusregulatoren Cdk4/Ccnd1 (4D) in neuralen Stammzellen (NSZ) der SGZ oder SVZ ihre G1 Phase verkürzt und dadurch zu einer erhöhten Proliferationsrate führt. Dies hatte eine höhere Anzahl an neugeborenen Neuronen zur Folge, welche die Performance von Mäusen in Hippocampus-abhängigen Gedächtnis- bzw. in Geruchunterscheidungstests verbessert hat. Allerdings wurde die 4D Überexpression bislang durch das Benutzen von entweder integrierenden Lentiviren (SGZ) oder transgenen Mäusen (SVZ) durchgeführt, was diese Vorgehensweise einschränkt hinsichtlich potenzieller klinischer Anwendungen wie Schlaganfall oder neurodegenerativen Erkrankungen. In meiner Thesis habe ich ein 4D Überexpressionssystem entwickelt, was klinisch anwendbar ist und dies in einem Mausmodell von Schlaganfall getestet. Zu diesem Zweck wurde zum ersten Mal ein rekombinanter Adeno-assoziierter Virus (rAAV) Serotyp identifiziert, der die Transduktion von sowohl SGZ als auch SVZ NSZs ermöglichte. In der SVZ resultierte die 4D Überexpression in einer erhöhten NSZ Proliferation und Neurogenese, was einen grundlegenden Beweis für das rAAV-4D System lieferte. Zusätzlich wurden ein photothrombotisches und ein Endothelin-1 (ET-1) Striatum Schlaganfallmodell sowohl für histologische als auch Verhaltensuntersuchungen etabliert. Im ET-1 Modell wurde Migration von Neuroblasten zum Bereich der Schädigung hin beobachtet, die von der SVZ stammten. Histologische Analysen der rAAV-4D Überexpression nach ET-1 Schlaganfall wiesen eine erhöhte Anzahl an migrierenden Neuroblasten und Überleben der Neuronen auf. Zusammen mit zukünftigen zellulären Charakterisierungen und Verhaltenstests liefert diese Arbeit die Basis für potenzielle 4D Anwendungen nicht nur für Schlaganfall, sondern auch für andere neurodegenerative Erkrankungen. Perspektivisch könnte die Identifizierung von rAAV Serotypen, die andere Stamm- oder Vorläuferzellen transduzieren, weiter die Toolbox von rAAV-4D Behandlungsmöglichkeiten für klinische Anwendungen anderer Bereiche der regenerativen Medizin erweitern.

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Technische Universität Dresden

Year

2020

Author dc:creator

• Hertlein, Simon

Contributors dc:contributor

• Buchholz, Frank
• Ader, Marius

• Nervenstammzellen
• 4D
• CyclinD1/Cdk4
• Schlaganfall
• Regeneration
• neural stem cells
• stroke