Zelldifferenzierung

Kurzbeschreibung

Die Arbeitsgruppe Zelldifferenzierung konnte mit humanen Stammzellen aus Schweißdrüsen eine neue Zellquelle für die regenerative Medizin erschließen. Der besondere Vorteil Schweißdrüsen abgeleiteter Stammzellen liegt in der leichten Zugänglichkeit und der ethischen Unbedenklichkeit. In Tierversuchen konnte bereits ein positiver Effekt auf die Wundheilung gezeigt werden. Insbesondere die Neubildung von Blutgefäßen (Revaskularisierung) konnte mit einer Stammzellbehandlung im Tierversuch beschleunigt werden. Studien haben gezeigt, dass die Wirkung der Stammzellen zu einem Großteil von löslichen (parakrinen) Faktoren ausgeht, welche im Wundmilieu von den Stammzellen ausgeschüttet werden. Anhand von Kokulturstudien konnte darüber hinaus gezeigt werden, dass die Stammzellen einen positiven Einfluss auf die Regenration peripherer Nerven haben. Die Stammzellen verstärken somit die natürliche Wundheilung um ein Vielfaches.

In Zukunft sollen Stammzellen aus Schweißdrüsen für klinische Anwendungen verfügbar gemacht werden. 

Ein weiteres Arbeitsgebiet der Arbeitsgruppe Zelldifferenzierung besteht in der Entwicklung neuer in-vitro-Testsysteme. Durch das EU-weite Verbot von Tierversuchen für Anwendungen in der Kosmetikindustrie, sowie der starken Nachfrage aluminiumfreier Deodorants stieg der Bedarf neuer in vitro Hauttestsysteme in den vergangenen Jahren stark an.

Aufgrund der langjährigen und weltweit einzigartigen Expertise auf dem Gebiet der Stammzellisolation aus Drüsen und der Herstellung von Organoiden, ist zelltechnologisches Know-how verfügbar, was für die Entwicklung neuer Testsysteme genutzt werden kann.

FORSCHUNGSPROJEKTE

Zellbasierte Therapien

Humane adulte Stammzellen aus Schweißdrüsen (SGSCs) haben großes Potential für regenerative Therapien. Im Tierversuch konnte bereits gezeigt werden, dass SGSCs die Hautwundheilung fördern, was sich in einer verstärkten Revaskularisierung und einem schnelleren Verschluss der Wunde äußerte. In Zukunft sollen SGSCs für den klinischen Einsatz verfügbar gemacht werden. Dazu ist eine Anpassung des Herstellungs- und Kultivierungsprozesses nach GMP-Richtlinien notwendig. Zudem sollen weitere Anwendungsgebiete (z.B. Biologisierung von Implantaten) erschlossen werden.

Biologisierung von Implantaten

Periphere Nerven können durch Unfälle durchtrennt werden, was oftmals zu einem sensorischen oder motorischen Funktionsverlust führt. Mithilfe von Nervenleitschienen stehen künstliche Transplantate zur Verfügung, die bislang aber noch nicht an die Qualität eines autologen  Nerventransplantats heranreichen. In Ko-Kultur Experimenten konnte der positive Effekt glandulärer Stammezellen auf periphere Nerven gezeigt werden. Im nächsten Schritt sollen nun Nervenleitschienen mit glandulären Stammzellen biologisiert werden.

Organoide und Organotypische Testsysteme

In Zukunft wird der Bedarf an Alternativmethoden zu Tierversuchen stark ansteigen. organotypische Testsysteme stellen eine attraktive Alternative zu bestehenden Tiermodellen dar und können dazu beitragen diesen steigenden Bedarf zu decken. In der Fraunhofer EMB wurden Herstellungs- und Kulturbedingungen für Organoide und organotypische Gewebeschnitte aus verschiedenen Geweben  etabliert und ermöglichen die Erfassung funktionaler Gewebeparameter.

Elektrophysiologie von Mikrogeweben

Die Einführung komplexer Mikrogewebe (z.B. Organoide und organotypische Testsysteme) in der biomedizinischen Forschung führte zu einem Bedarf an neuen Messverfahren. Mit Hilfe von elektro-physiologischen Methoden, wie z.B. Micro-Electrode-Arrays oder Patch-Clamp, kann die Funktionalität von Zellen bereits zuverlässig erfasst werden. Gemeinsam mit Partnern der Industrie arbeitet die AG nun daran, elektrophysiologische Verfahren für komplexe Mikrogewebe zu etablieren und für industrielle Anwendungen verfügbar zu machen.

 

NatLifE 2020

Im Rahmen der NatLifE 2020 Forschungsallianz unterstützt die Arbeitsgruppe Zelldifferenzierung als Kooperationspartner die Entwicklung eines neuartigen zellulären Schweißdrüsentestsystems für Anwendungen in der kosmetischen Forschung. Dadurch soll die Entwicklung wirksamer und sicherer Antiperspirants in Zukunft unterstützt werden.

Publikationen

                                                                       

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