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Bone Marrow Derived Adult Stem Cells: Characterization and Application in Cell Therapy

Adulten Stammzellen aus dem Knochemark: Charakterizierung und ihre Applikation für die Zellen Therapie

by Suzan Ber
Doctoral thesis
Date of Examination:2007-01-17
Date of issue:2007-04-25
Advisor:Prof. Dr. Ralf Heinrich
Referee:Prof. Dr. Michael Kessel
Referee:PD Dr. Michael Hoppert
crossref-logoPersistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-1307

 

 

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Name:ber.pdf
Size:1.96Mb
Format:PDF
Description:Dissertation
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Abstract

English

Due to their high plasticity, ES cells offer a great promise in regenerative medicine; however, the ethical and serious clinical problems limit their application. On the other hand, the multilineage potential of adult stem cells, their ease in isolation, the fact that their transplantation do not lead to severe clinical problems like tumor formation, exhibit brighter prospects in regenerative medicine. In the past 6 years, there has been accumulating evidence demonstrating the high plasticity of the BM derived cells. Our study was mainly based on improving the culture conditions in order to derive stem cells with high plasticity. Bone marrow cells cultured in a medium supplemented with various growth factors including LIF generated a stem cell culture with high plasticity. In vivo aggregation with morulae confirmed the presence of stem cells with high plasticity in the LIF containing cultures. In order to enrich multipotent stem cells derived from the BM, we used transgenic mice expressing GFP under Oct4 promoter. GFP positive clusters have been detected within early cultures of BM derived cells. Real-time PCR data revealed 30 fold less Oct4 and 10 fold less Nanog expression in comparison to ES cell expression levels. These high Oct4, Nanog expressing stem cell clusters were mechanically isolated and cultured with Nanog or FGF2 supplemented medium in order to expand them in vitro. Introduction of the TAT-Nanog protein to the medium significantly increased total cell proliferation. Although it has been observed high Sox2 expression the Nanog containing conditions did not prolong the Oct4 expression in the cultures. FGF2 application, on the other hand, had an immediate effect on induction of Oct4 expression in BM cultures which was prolonged for several passages.
Keywords: Adult Stem Cells; Multipotency; Chemokine Receptors; Cell Therapy

Other Languages

Embryonale Stammzellen sind aufgrund ihrer hohen Plastizität ein sehr viel versprechendes therapeutisches Mittel für die Regenerative Medizin. Ethische und beträchtliche klinische Probleme schränken ihren Einsatz jedoch ein. Im Gegensatz hierzu zeigen adulte Stammzellen positivere Zukunftsaussichten für die Regenerative Medizin auf. Das multilineage Potential, die einfache Isolierung und die Tatsache, dass die Transplantation dieser Zellen nicht zu schwerwiegenden klinischen Problemen, wie z.B. Tumorbildung, führt, sind dabei von Vorteil. In den vergangenen sechs Jahren gab es zudem vermehrt Daten über Knochmarksstammzellen und deren hohe Plastizität. In diesem Zusammenhang beschäftigte sich unsere Arbeit vorrangig mit der Verbesserung der Kultivierungsbedingungen dieser Zellen. Ziel war es, eine Stammzellkultur mit hoher Plastizität zu generieren. Hierzu wurden Knochenmarksstammzellen in Medium mit verschiedenen Wachstumsfaktoren, einschließlich LIF, kultiviert. Durch in vivo Aggregation dieser Zellen mit Morulae wurde deren hohe Plastizität bestätigt. Die Vermehrung der multipotenten Knochenmarksstammzellen sollte mit Hilfe transgener Mäuse umgesetzt werden, die GFP unter einem Oct4-Promotor exprimieren. Bereits nach kurzer Kultivierung der isolierten Knochenmarkszellen konnte man GFP-positive Zellcluster finden. Mit Hilfe der Real-time-PCR wurde in den Knochenmarksstammzellen eine 30mal geringere Oct4- und eine 10mal geringere Nanog-Expression als in embryonalen Stammzellen festgestellt. Im Vergleich zu anderen Geweben sind die Oct4- und die Nanog-Expression aber dennoch sehr hoch. Deshalb wurden die Stammzellcluster isoliert und zum Vergleich sowohl in Nanog-haltigem als auch in FGF2-haltigem Medium kultiviert, um sie in vitro zu vermehren. Die Zugabe des TAT-Nanog-Proteins in das Medium steigerte die Zellproliferation bedeutend. Obwohl hier eine hohe Sox2-Expression zu beobachten ist, trifft dies jedoch nicht auf die Oct4-Expression zu. Die Zugabe von FGF2 hingegen hatte einen unmittelbaren Effekt auf die Induktion der Oct4-Expression in den Stammzellkulturen, der auch über mehrere Passagen anhielt.
Schlagwörter: Adulten Stammzellen; Multipotente; Chemokine Rezeptor; Zellen Therapie
 

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