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
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
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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