Dokument: Analyse von Rezeptor-Tyrosinkinase-vermittelten Signalwegen in der ZNS-Entwicklung mithilfe des humanen 3D-Neurosphären-Assays im Rahmen der Etablierung einer in-vitro-Testbatterie zur Ermittlung von Entwicklungsneurotoxizität
| Titel: | Analyse von Rezeptor-Tyrosinkinase-vermittelten Signalwegen in der ZNS-Entwicklung mithilfe des humanen 3D-Neurosphären-Assays im Rahmen der Etablierung einer in-vitro-Testbatterie zur Ermittlung von Entwicklungsneurotoxizität | |||||||
| Weiterer Titel: | Analysis of receptor tyrosine kinase-mediated signaling pathways in CNS development using the human 3D neurosphere assay as part of the establishment of an in vitro test battery to determine developmental neurotoxicity | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=69693 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20250616-080538-6 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Schade, Mats [Autor] | |||||||
| Dateien: |
| |||||||
| Beitragende: | Prof. Dr. Fritsche, Ellen [Gutachter] PD Dr. med Felsberg, Jörg [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Neurotoxizität, Menschliche Gehirnentwicklung, Signalwege | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Eine Störung der menschlichen Gehirnentwicklung durch exogene Noxen kann über Störungen der zellulären Signalkaskaden zu Entwicklungsneurotoxizität (develop- mental neurotoxicity, DNT) führen. Die Testung von Chemikalien auf DNT wird der- zeit nach internationalen Richtlinien in Tierstudien durchgeführt. Diese Studien ge- hen mit großem Ressourcen-Verbrauch einher, unterliegen methodischen Unsi- cherheiten und Speziesunterschiede erschweren ihre Übertragung auf den Men- schen. Daher wurde in Zusammenarbeit mit der Europäischen Lebensmittelbehörde und der US-amerikanischen Umweltschutzbehörde eine DNT-In-vitro-Batterie (IVB) etabliert, die basale Schlüsselereignisse der menschlichen Gehirnentwicklung ab- bildet.
Der in dieser Arbeit verwendete Neurosphären-Assay ist Teil der DNT-IVB und un- tersucht mit 3D humanen neuralen Vorläuferzellen (hNPC) neurologische Entwick- lungsprozesse. Die Kultivierung von hNPCs mit Wachstumsfaktoren ermöglicht die Analyse der Proliferation; unter differenzierenden Bedingungen (ohne Wachstums- faktoren) wird die radiale Glia-Migration, neuronale und Oligodendrozyten-Differen- zierung sowie Zelltyp-spezifische Migration gemessen. Ziel der Arbeit ist es, die Auswirkungen einer Aktivierung oder Inhibierung von fünf Rezeptor-Tyrosinkinase-vermittelten Signalwegen (PDGF/PDGFR, CREB, PLCy, PI3K-PKB, BDNF/TrKB) auf die Endpunkte des Neurosphären-Assays zu analysie- ren, um zu seiner Validierung beizutragen. Diese Signalwege spielen in der Patho- physiologie entwicklungsneurologischer Krankheiten eine wichtige Rolle. Alle getesteten Signalwege regulieren einen oder mehrere Endpunkte des Neuro- sphären-Assays. Eine Hemmung von TrkB und PDGF-Rezeptoren verringert die Migration von Radialglia, während die Aktivierung von PLCy und CREB die Diffe- renzierung in Oligodendrozyten und die Migration von Radialglia reduziert. CREB zeigt sich als komplexer und sensibler Regulator der Proliferation, da sowohl seine Aktivierung als auch Inhibierung die Proliferationsrate reduzieren. Die hier gewonnenen Daten geben neue Einblicke in die im Neurosphären-Assay abgebildeten Signalwege und stärken dessen Validität und Akzeptanz im Rahmen der DNT-IVB. Sie stimmen teilweise mit tierischen Studien überein, zeigen aber auch Unterschiede, was die schwierige Übertragbarkeit von Tierversuchen auf die menschliche Gehirnentwicklung verdeutlicht.Disruption of human brain development by exogenous noxious agents can lead to developmental neurotoxicity (DNT) via interference with cellular signaling cascades. The testing of chemicals for DNT is currently carried out in animal studies according to international guidelines. These studies are associated with a high consumption of resources, are subject to methodological uncertainties, and species differences make it difficult to transfer them to humans. Therefore, an in vitro DNT battery (IVB) was established in collaboration with the European Food Safety Authority and the US Environmental Protection Agency, which reflects key processes of human brain development. The neurosphere assay used in this work is part of the DNT-IVB and investigates key neurodevelopmental processes using 3D human neural precursor cells (hNPCs). Culturing hNPCs with growth factors allows the analysis of proliferation; under differentiating conditions (without growth factors), radial glia migration, neu- ronal and oligodendrocyte differentiation, and cell type-specific migration are meas- ured. The aim of the work is to analyse the effects of activation or inhibition of five receptor tyrosine kinase-mediated signaling pathways (PDGF/PDGFR, CREB, PLCy, PI3K- PKB, BDNF/TrKB) on the endpoints of the neurosphere assay for contributing to its validation. These signaling pathways play an important role in the pathophysiology of neurodevelopmental diseases. All tested pathways regulate one or more endpoints of the neurosphere assay. In- hibition of TrkB and PDGF receptors reduces the migration of radial glia, while acti- vation of PLCy and CREB reduces differentiation into oligodendrocytes and the mi- gration of radial glia. CREB appears to be a more complex and sensitive regulator of proliferation, since both its activation and inhibition reduce the proliferation rate. The data obtained here provide new insights into the signaling pathways modelled in the neurosphere assay and strengthen its validity and acceptance in the context of the DNT-IVB. They are partly consistent with animal studies, but also show dif- ferences, which highlights the difficulties in transferring animal studies to human brain development. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Neurobiologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 16.06.2025 | |||||||
| Dateien geändert am: | 16.06.2025 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 29.10.2024 | |||||||
| Datum der Promotion: | 01.04.2025 |
