Dokument: Veränderungen des Phänotyps und des Differenzierungspotentials von unrestringierten somatischen Stammzellen (USSC) aus Nabelschnurblut nach Behandlung mit epigenetischen Modifikatoren

Titel:	Veränderungen des Phänotyps und des Differenzierungspotentials von unrestringierten somatischen Stammzellen (USSC) aus Nabelschnurblut nach Behandlung mit epigenetischen Modifikatoren
Weiterer Titel:	Phenotypic transition and differentiation potential of unrestricted somatic stem cells (USSC) from cord blood after treatment with epigenetic modifiers
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=37073
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20160215-093421-0
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Ghanjati, Foued [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 10,56 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 04.02.2016 / geändert 04.02.2016
Beitragende:	PD Dr. rer. nat. Santourlidis, Simeon [Gutachter] Prof. Dr. Frank Wunderlich [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Aufgrund ihrer biologischen Eigenschaften stellen die unrestringierten somatischen Stammzellen (USSC), junge adulte Stammzellen aus dem Nabelschnurblut dar, die ggf. für die Anwendung in der regenerativen Medizin von Bedeutung sein könnten. Diese sich gut vermehrenden Stammzellen könnten für Therapien auf der Basis der zellulären Regeneration eingesetzt werden. Auch in diesen Zellen könnte eine Reprogrammierung zusätzliche Vorteile mit sich bringen. Eine besondere Eigenschaft dieser Zellen liegt darin, dass sie ein bivalentes epigenetisches Muster besitzen. Dies ist sowohl auf der Ebene der Histonmodifikationen als auch der DNA-Methylierung des Genpromotors des zentralen Pluripotenzfaktors OCT4 zu finden (Santourlidis et al. 2011). Die regulatorischen Bereiche von SOX2 und NANOG, weiterer Master-Transkriptionsfaktor-Gene der Pluripotenz, sind in den USSC partiell methyliert. Eine Reaktivierung dieser Faktoren könnte das Differenzierungsverhalten dieser Zellen ändern. Um dies zu erreichen, wurde in der vorliegenden Arbeit versucht, die Restmethylierung der Pluripotenzfaktoren aufzuheben und gleichzeitig die Acetylierung der Histone zu fördern. Hierfür wurde ein Behandlungsverfahren mit entsprechenden epigenetisch wirkenden Substanzen für die USSC optimiert. Die Behandlung von einer USSC-Zelllinie mit 5´-Aza-2-deoxycytidin (5-Aza-dC), einen potenten Inhibitor der DNA-Methylierung und Tichstotatin A (TSA), dass die Histon-Acetylierung fördert, führte zur Generierung eines neuen Stamzellphänotyps. Diese epigenetisch erzeugten Zellen, die spontan zu multizellulären Sphäroiden unterschiedlicher Größen aggregieren, haben wir aufgrund dieser Morphologie, „SpheUSSC“ genannt. Die SpheUSSC wurden in dieser Arbeit zuerst molekularbiologisch untersucht, danach wurde ihr Differenzierungspotenial evaluiert und mit dem der Ausgangszellen verglichen. Diese Analysen zeigen, dass diese epigenetisch erzeugten Stammzellen eine Modifikation ihres Expressionsprofils erfahren haben, so beispielsweise die Induktion des Hauptpluripotenzfaktors OCT4. Das Differenzierungspotential hat sich ebenfalls erweitert. Im Gegensatz zu den Ausgangszellen können die SpheUSSC sich insbesondere sehr effizient und spontan zu Adipozyten differenzieren. Die Fähigkeit zur Chondro- und Osteodifferenzierung haben die SpheUSSC beibehalten. Unter spezifischen Kulturbedingungen, die eine Kardiomyozyten-Differenzierung fördern, konnten aus den SpheUSSC kontrahierende Zellen generiert werden. Darüber hinaus zeigen die SpheUSSC verlängerte Telomeren und keine Seneszenz. Sie konnten über 1,5 Jahre und für über 150 Zellteilungen ununterbrochen gehalten werden und verhielten sich dabei stabil. Due to their biological characteristics, the unrestricted somatic stem cells (USSC) represent a stem cell source from umbilical cord blood. These well propagable stem cells could be useful for therapies based on cellular regeneration and could bring additional benefits after a reprogramming process. A particular property of USSC is their bivalent epigenetic pattern. This can be found at the level of histone modifications as well as in DNA methylation of the core gene promoter of pluripotency factors, e.g. OCT4 (Santourlidis et al., 2011). Regulatory DNA regions of SOX2 and NANOG, further essential pluripotency factors, are partially methylated. Since methylation is generally associated to gene repression, we hypothesize that a reactivation of these factors by demethylation might change the differentiation potential of these cells. In the present work, we tried to remove the rest of methylation of pluripotency factors and concurrently to promote the acetylation of histones. For this purpose, a treatment method with the appropriate epigenetic acting drugs was optimized for USSC. The transient treatment of USSC with 5'-aza-2-deoxycytidine (5-aza-dC), a specific inhibitor of DNA methylation and Trichostatin A (TSA), a potent and specific inhibitor of histone deacetylases (HDAC), led to a new stem cell phenotype. Based on their origin and acquired spheroid morphology, we called these epigenetically generated cells “SpheUSSC”. In this work, the SpheUSSC were studied by diverse molecular biological analyses. We sought additionally to evaluate the in vitro differentiation potential of these new cells. Analyses showed that the epigenetic treated cells had undergone modifications of their expression profile such as the induction of main pluripotency factor OCT4. The differentiation potential was expanded as well. The SpheUSSC can differentiate spontaneously and very efficiently into adipocytes, that was not possible for the source cell population. They retain their potential for osteogenic and cardiogenic differentiation. Under optimized cardiogenic culture conditions, SpheUSSC are able to differentiate into beating cells within few days. Furthermore, SpheUSSC showed lengthened telomeres while senescence was absent. These new characteristics allow the epigenetically generated cells to be cultivated for a long time while retaining their differentiation potential.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Genetik
Dokument erstellt am:	15.02.2016
Dateien geändert am:	15.02.2016
Promotionsantrag am:	23.11.2015
Datum der Promotion:	02.02.2016