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Untersuchung des Sekretoms chondrogener Progenitorzellen mittels metabolischer Markierung und quantitativer Massenspektrometrie

Research of the secretome of chondrogenic progenitor cells by metabolic labeling and quantitative mass spectrometry

by Sarah Gaida
Doctoral thesis
Date of Examination:2012-06-19
Date of issue:2012-06-01
Advisor:Ilian Atanassov
Referee:Dr. Henning Urlaub
Referee:Prof. Dr. Nicolai Miosge
Referee:Prof. Dr. Rainer Mausberg
crossref-logoPersistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-1538

 

 

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Abstract

English

The field of "tissue engineering" in the context of osteoarthritis therapy research is very promising. First evidence could show that chondrogenic progenitor cells may be used in future to regenerate cartilage tissue in terms of a cell-based therapy. Hence, it is important to manipulate the chondrogenic progenitor cells so that they secrete components of the extracellular matrix, leading to the establishment of a regenerated tissue, which is similar to healthy cartilage. The analysis of the secretome of chondrogenic progenitor cells is of great scientific interest and the aim of this work. A method for the qualitative and quantitative analysis of the secretome of (in alginate) differentiated and undifferentiated chondrogenic progenitor cells by SILAC technology and LC-MS/MS was established. Furthermore an individualized database search was developed, which served the discrimination of contaminants. The qualitative analysis of the secretome of chondrogenic progenitor cells indicates that chondrogenic progenitor cells can produce an extracellular matrix that is similar to the extracellular matrix of healthy cartilage. The identification of components of the extracellular matrix, signaling proteins and growth factors revealed interesting information. The results also show that due to differentiation of chondrogenic progenitor cells in 3D-alginate culture, some proteins that serve the regeneration of diseased OA cartilage are upregulated whereas the expression of other proteins which mediate a catabolic metabolism are downregulated.
Keywords: Osteoarthritis; secretome; chondrogenic progenitor cells; mass spectrometry; SILAC

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Im Rahmen der Osteoarthrose-Therapie sind Forschungen auf dem Gebiet des sogenannten „Tissue Engineerings“ erfolgsversprechend. In diesem Zusammenhang gibt es Hinweise, dass chondrogene Progenitorzellen in Zukunft genutzt werden könnten, um defektes Knorpelgewebe im Sinne einer zell-basierten Therapie zu regenerieren. Auf dem Weg zu diesem Ziel, ist es von großer Bedeutung, die chondrogenen Progenitorzellen dahingehend zu manipulieren, dass sie Bestandteile der extrazellulären Matrix sezernieren, die zum Aufbau eines Reparationsgewebes führen, das gesundem Knorpelgewebe ähnelt. Die Untersuchung des Sekretoms von chondrogenen Progenitorzellen ist deshalb von großem Interesse und Ziel dieser Arbeit. Die Untersuchung des Sekretoms von chondrogenen Progenitorzellen ist deshalb von großem Interesse und Ziel dieser Arbeit. Es wurde eine Methode zur qualitativen und quantitativen Analyse des Sekretoms von (in Alginat) differenzierten und undifferenzierten chondrogenen Progenitorzellen mittels SILAC-Technologie und LC-MS/MS entwickelt. Weiterhin wurde eine individualisierte Datenbanksuche entwickelt, die der Diskrimination von Kontaminanten diente. Die qualitative Analyse des Sekretoms der chondrogenen Progenitorzellen gibt Hinweise, dass diese Zellen eine extrazelluläre Matrix produzieren können, die der extrazellulären Matrix von gesundem Knorpelgewebe ähnelt. Auch die Identifikation von Signal Proteinen und Wachstumsfaktoren im Sekretom chondrogener Progenitorzellen ergab einige aufschlussreiche Informationen. Die Ergebnisse zeigen außerdem, dass durch die Differenzierung der chondrogenen Progenitorzellen in 3D-Alginat-Kultur einige Proteine stärker exprimiert werden, die für die Regeneration von an Osteoarthrose erkranktem Knorpel von Bedeutung sind und die Expression anderer Proteine unterdrückt wird, deren Funktionen einen katabolen Stoffwechsel indizieren.
Schlagwörter: Osteoarthrose; Sekretom; Chondrogene Progenitor Zellen; Massenspektrometrie; SILAC
 

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