Institut für Experimentelle und Klinische Zelltherapie
Vorstand: Univ.-Prof. Dr. Dirk Strunk
Die regenerative Stammzelltherapie ist eines der Hoffnungsfelder der modernen Medizin. Am Institut für Experimentelle und Klinische Zelltherapie (ExCT) erforschen wir drei Mechanismen der Organ- und Geweberegeneration:
Organstammzellen
Stammzellen können sich durch asymmetrische Zellteilung gleichzeitig selbst erneuern und Progenitorzellen bilden, die zur Proliferation und Differenzierung kompetent sind. Diese können zur strukturellen Reparatur des entsprechenden Organs nach einer Schädigung beitragen. Wir analysieren multipotente mesenchymale Stamm-/Progenitorzellen (MSC) und endotheliale kolonie-bildende Progenitorzellen (ECFC) aus Blut, Knochenmark, Fettgewebe und Nabelschnur, um Mechanismen der "Selbstheilung" besser zu verstehen und zu nutzen. Wir verwenden auch induziert pluripotente Zellen (iPSC) zur Erforschung der Differenzierung und Funktion der Organ-Stammzellen für die Entwicklung neuer Medikamente zur besseren Regeneration.
Mobilisierung
Stammzellen können über das Blut zur Unterstützung der Regeneration in ein geschädigtes Gewebe einwandern. Wir erforschen Mechanismen der Mobilisierung (medikamentöse oder stressinduzierte Stammzell-Zirkulation). Die Sensitivität unserer "Flow Cytometrie" liegt derzeit bei ca. 0,001 Prozent (entsprechend einer Nachweisgrenze von 50-100 Stammzellen/mL Blut oder Gewebe).
Transplantation
Durch Stammzell-Transplantation kann eine unzureichende körpereigene Regeneration geschädigter Organe und Gewebe (inklusive des Immunsystems) kompensiert werden. Bisher ist die Transplantation von blutbildenden (hämatopoietischen) Stamm-/Progenitorzellen (HSPC) das einzige klinisch nachweislich erfolgreiche Verfahren der Stammzelltherapie. Wir entwickeln neue effiziente GMP-kompatible Protokolle zu prä-klinischen tierserum-freien Vermehrung (mit humanem Plättchenlysat, HPL) und Differenzierung von Stammzellen für die klinische Anwendung.
Projekte
Oxygen: Redirecting stem cells to their niche
Stammzellen können durch Stress oder andere fordernde Signale aus ihrer jeweiligen Nische mobilisiert werden. Sie besitzen bestimmte Oberflächenmoleküle (Homing-Rezeptoren), die es ihnen erlauben, entweder bei Bedarf in ein Wundgebiet oder wieder zurück an ihren Ursprungsort zu wandern. Derzeit geht man davon aus, dass ruhende Stammzellen in einer Umgebung mit reduziertem Sauerstoff-Angebot (Hypoxie) verweilen. Wir untersuchen die Rolle von Hypoxie-induzierbaren Transkriptionsfaktoren (HIF) und die Regulation von HIF durch verschiedene Stimulation sowie deren Einfluss auf die Homing-Faktoren von Stammzellen.
Small molecules: Pluripotency and multipotent adult stem cells
Stammzellen sind wichtige Hoffnungsträger in der modernen regenerativen Medizin. Derzeit ist noch völlig unklar, ob Stammzellen mit eingeschränktem Funktionspotenzial (z.B. multipotente Stammzellen, die sich in drei oder mehr Gewebe entwickeln) oder universelle pluripotente Stammzellen (die praktisch alle Gewebe erneuern könnten) zuverlässig medizinisch anwendbar sind. Neben der direkten Anwendung von nur minimal manipulierten Gewebe-Stammzellen arbeiten wir an experimentellen Verfahren, die Potenz von Stammzellen durch modulierende Faktoren (small molecules) und induzierte Reprogrammierung (induzierte Pluripotenz, iPS) zu erweitern.
Platelet derivied growth factors: Mechanisms of bone formation
Wachstumsfaktoren aus Blutplättchen (platelet-derived growth factors, PDGF) spielen eine wichtige Rolle bei der Regeneration (Wundheilung Gewebe-Homöostase) wie auch bei der Regulation der Biologie und Funktion von Stammzellen. Ein genaueres Verständnis der dabei ablaufenden Mechanismen ist dringlich erforderlich, um diese Faktoren gezielt klinisch in der regenerativen Medizin einzusetzen. Basierend auf experimentellen Daten zur Stammzell-Vermehrung unter dem Einfluss von Plättchenlysat werden die PDGF-abhängigen Mechanismen der Knochenregeneration genauer untersucht.
