Dokument: Einfluss von Genotoxinen auf den autophagischen Prozess in humanen iPSCs und daraus differenzierten neuronalen Progenitorzellen
| Titel: | Einfluss von Genotoxinen auf den autophagischen Prozess in humanen iPSCs und daraus differenzierten neuronalen Progenitorzellen | |||||||
| Weiterer Titel: | Impact of genotoxins on autophagic processes in human iPSCs and thereof differentiated neural progenitor cells | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=71832 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20260114-105731-9 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Akgün, Seda [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | PD Dr. rer. nat. Stork, Björn [Gutachter] Prof. Dr. von Gall, Charlotte [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Die Entstehung jedes Säugetierorganismus beginnt mit der Verschmelzung zweier Gameten, welches zur Entwicklung komplexer, multizellulärer Organismen führt, die im Laufe ihres Lebens auf Gewebemodellierung und -regeneration angewiesen sind. Die Quelle für die Entstehung einer Vielzahl morphologischer und physiologischer Zellen und Komplexe sind die Stammzellen mit unterschiedlichen Potentialen und Vorkommen währen der Entwicklung. Stammzellen weisen einzigartige Eigenschaften wie Selbsterneuerung, asymmetrische Teilung und Differenzierung auf und stellen einen bedeutenden Durchbruch in der regenerativen und Transplantationsmedizin dar; insbesondere die Herstellung und Nutzung von humanen induzierten Stammzellen. Dabei verfügen Stammzellen über strenge Regulationsmechanismen, um ihr Differenzierungs-potential auf kontrollierte Weise aufrechtzuerhalten. Fehlerhaft regulierte Zellen mit stammzell-ähnlichen Eigenschaften werden auch als Krebsstammzellen bezeichnet, die aufgrund ihres Teilungs- und Differenzierungspotenzials verheerende Schäden verursachen können und mit einer schlechten Überlebensrate der Patienten in Verbindung gebracht werden. Um den Organismus vor endogenen und exogenen Bedrohungen zu schützen, stützen sich Stammzellen auf mehrere Signalwege, darunter auf die zytoprotektive und überlebensfördernde Autophagie. Autophagie ist ein hochkonservierter kataboler Signalweg, der lysosomale Vesikel für den Abbau überflüssiger und beschädigter zytosolischer Komponenten nutzt und mit mehreren anderen Signalwegen interagiert, z. B. der DNA-Schadensantwort, um die Zellintegrität zu gewährleisten. In Krebszellen spielt die Autophagie je nach Stadium der Krebsentstehung eine zwiegespaltene Rolle in der Bekämpfung und später im Überleben der Krebszellen. Es wurde gezeigt, dass die Autophagie eine entscheidende Rolle bei der Homöostase von Stammzellen spielt, jedoch muss die Rolle der Autophagie bei DNA-Schäden noch weiter untersucht werden. Mit dem Ziel, den Einfluss genotoxischer Noxen auf den autophagischen Prozess in hiPSCs und daraus differenzierten neuralen Vorläuferzellen zu untersuchen, setzten wir beide Stammzelltypen dem Umweltmutagen Benzo[a]pyren-diol-epoxid und dem Chemotherapeutikum Etoposid aus. Dabei beobachteten wir, dass trotz nachweisbarer DNA Schäden durch Western Blot-Analyse und Immunfluoreszenz der kanonische Autophagieprozess in Stammzellen kaum und in kolorektalen Karzinomzellen HCT116 nur leicht beeinflusst wurde. Darüber hinaus zeigte die differentielle Proteomanalyse keine nachweisbaren Veränderungen in iPS11, jedoch einen Anstieg Mitose-assoziierter Proteine in den daraus differenzierten neuralen Vorläuferzellen niPS11. Wir vermuten, dass die
Autophagie eher durch folgenschwere Schäden ausgelöst wird, um das Überleben der Zelle zu unterstützen, als dass sie generell eine direkte Folge von DNA-Schäden ist. Daraus schließend wird der autophagische Prozess in den von uns getesteten Zellsystemen durch eine genotoxische Behandlung mit niedriger Dosis nicht beeinflusst. Unterschiede in der Empfindlichkeit gegenüber Genotoxinen lassen sich möglicherweise durch die Chromatinorganisation, Unterschiede im Zellzyklus und die potentielle Rekrutierung p53 unabhängiger Reparaturmechanismen erklären. Der Anstieg Mitose-assoziierter Proteine könnte auf eine Auswirkung auf den Spindelapparat und damit auf die asymmetrische Teilung hindeuten.The emergence of every mammalian organism begins with the fusion of two gametes leading to the development of complex, multicellular organisms relying on tissue remodeling and regeneration throughout their lifetime. The source for the genesis of a diverse range of morphological and physiological cells and complexes are stem cells with different potencies and occurrences during development. Stem cells exhibit unique features involving self propagation, asymmetric division and differentiation and display a major breakthrough in regenerative and transplantation medicine – especially the generation and utilization of human induced stem cells. Thereby, stem cells possess strict regulatory mechanisms to maintain their pluripotency in a controlled manner. Dysregulated cells with stem cell-like characteristics are also known as cancer stem cells causing tremendous damage due to their division and differentiation potential and are associated with poor patient survival. To protect the organism from endogenous and exogenous threats, stem cells rely on several signaling pathways including the cytoprotective and survival supporting autophagic pathway. Autophagy is a highly conserved catabolic pathway utilizing lysosomal vesicles for the degradation of superfluous and hazardous cytosolic components and interacts with several other signaling pathways, e.g., DNA damage response, to ensure cellular integrity. In cancer cells, autophagy plays a dual role depending on the stage of the cancerous pathways. It has been demonstrated that autophagy plays a crucial role in stem cell homeostasis, however, the autophagic role upon DNA damage needs further understanding. Aiming to investigate the influence of genotoxic noxae on the autophagic process in human induced pluripotent stem cells and thereof differentiated neural progenitor cells, we exposed both stem cell types to the environmental mutagen benzo[a]pyrene diol epoxide and the chemotherapeutic etoposide and despite detectable DNA damage by western blot analysis and immunofluorescence, the canonical autophagic process was not affected in stem cells and slightly in colorectal carcinoma cells HCT116, contradictory to known literature about cancer cells. Furthermore, differential proteome analysis showed no detectable changes in iPS11, but an increase in mitosis-related proteins in thereof differentiated neural progenitor cells niPS11. We propose that autophagy is rather triggered by severe DNA damage or cellular stress to support cellular survival rather than being an inevitable consequence of DNA damage. Therefore, the autophagic machinery is not affected by low dose genotoxic treatment in all tested cellular systems. Differences in sensitivity towards genotoxins might be explained by chromatic organization, cell cycle differences and the potential recruitment of p53-independent repair mechanisms. The increase in mitosis-related proteins in niPS11 emphasizes cellular differences and might indicate an impact on spindle machinery and therefore on asymmetric division. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 14.01.2026 | |||||||
| Dateien geändert am: | 14.01.2026 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 21.10.2025 | |||||||
| Datum der Promotion: | 09.12.2025 |
