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
Suzan Ber
Doctoral thesis
Date of Examination:
2007-01-17
Date of issue:
2007-04-25
Advisor:
Heinrich, Ralf Prof. Dr.
Referee:
Kessel, Michael Prof. Dr.
Referee:
Hoppert, Michael PD Dr.
Persistent Address: http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B622-6
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Size:
2,0 MB
Format:
PDF
Description:
Dissertation
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
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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
