Dokument: Untersuchungen zur Eignung embryonaler Stammzellen für das Tissue Engineering von Knochen
| Titel: | Untersuchungen zur Eignung embryonaler Stammzellen für das Tissue Engineering von Knochen | |||||||
| Weiterer Titel: | Evaluation of embryonic stem cells regarding bone tissue engineering | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=7472 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20080422-135927-8 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Habilitation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Prof. Dr. Dr. Handschel, Jörg [Autor] | |||||||
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| Stichwörter: | Embryonale Stammzellen, Tissue Engineering, Knochen | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibung: | Embryonale Stammzellen (ESC) haben als pluripotente Stammzellen viele Vorteile gegenüber multipotenten adulten Stammzellen oder maturen unipotenten Zellen. Ziel dieser Studie war es, die Eignung dieser Zellen für das Tissue Engineering von Knochen näher zu analysieren. Neben der Frage nach dem geeigneten Differenzierungsmedium wurde der Differenzierungsprozess hinsichtlich seines zeitlichen Verlaufs und des Expressionsmusters wichtiger osteoblastentypischer Gene analysiert. Zudem wurden erste Erkenntnisse über die Beteiligung verschiedener Transkriptionsfaktoren gewonnen. Verschiedene Biomaterialien wurden auf ihre Kompatibilität mit ESC überprüft. Schließlich wurden erstmalig ESC in Mikromassenkulturen osteogen kultiviert und differenziert.
Methodisch kamen neben den konventionellen 2D-Kulturtechniken auch die Mikromassenkulturmethode zu Anwendung. Die Analysen wurden mittels qualitativer und quantitativer real time RT-PCR, Enzymassay und Histologie durchgeführt. Zudem wurde die Microarray-Technik angewendet. Schließlich erfolgte eine morphologische und physikalische Analyse einiger Versuche mittels Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie sowie Elektronenstrahldiffraktionsanalyse. Die Ergebnisse zeigen, dass Dexamethason, Ascorbinsäure und ß-Glycerophosphat (DAG) ein geeigneter Zusatz sind um ESC osteogen zu differenzieren. Während des ca. dreiwöchigen Differenzierungsprozesses zeigen v.a Kollagen I und Osteocalcin ein charakteristisches Expressionsmuster. Mit zunehmender Differenzierung verlieren sie die Pluripotenzmarker Oct4 und FoxD3. Bei der Differenzierung scheinen der Transkriptionsfaktor Runx2 (Cbfa1) sowie BMP-2 eine Rolle zu spielen, während der Transkriptionsfaktor Osterix, der von anderen Autoren beschrieben wurde, keine signifikanten Veränderungen zeigte. Die Signalproteine Smad1, Smad5 und Smad8 werden in der Literatur mit der BMP-2-Wirkung in Verbindung gebracht. Interessant ist, dass in ESC während der osteogenen Differenzierung nur Smad1 und Smad8 signifikante Änderungen des Expressionslevels zu den betrachteten Messzeitpunkten zeigten. ESC wachsen nicht auf allen Biomaterialien gleich gut. Vielmehr ist die Biokompatibilität von ICBM (insoluble collagenous bone matrix) gefolgt von ß-Trikalziumphosphat (ß-TCP), gemessen anhand des Proliferationsverhaltens und der rasterelektronenmikroskopischen Morphologie, am höchsten. Die Zellen zeigen bereits nach einer Woche morphologisch Ähnlichkeiten mit Osteoblasten. Erstmalig wurden ESC in Mikromassenkulturen osteogen differenziert. Die Zellen bildeten ohne artifiziell hinzugegebene Matrixmaterialien ein dreidimensionales sphärisches Konstrukt, in dessen Zentrum Hydroxylapatit sowie kollagenartige Fibrillen zu erkennen waren. Dies spricht für eine knochenähnliche Mineralisation innerhalb der ESC-Spheres. Obgleich einige Fragen beispielsweise bzgl. der Immunogenität und eines möglichen malignen Entartungspotenzials von ESC noch ungeklärt sind, zeigen diese Ergebnisse das enorme Potenzial von ESC für das Tissue Engineering von Knochen. Darüber hinaus könnten ESC-Mikromassenkulturen ein Modell für die embryonale Organogenese oder zumindest der Skelettentwicklung sein und so zum besseren Verständnis dieser komplexen Prozesse beitragen. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 08.04.2008 | |||||||
| Dateien geändert am: | 15.04.2008 |
