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Analyse der differentiellen Genexpression von humanen Stro1-positiven Zellen aus pulpalem Zahnkeimgewebe und Beckenkammspongiosa

dc.contributor.advisorWiese, Karl Günter Prof. Dr. Dr.
dc.contributor.authorOellerich, Diana Constanze
dc.date.accessioned2016-06-20T08:34:17Z
dc.date.available2016-07-07T22:50:05Z
dc.date.issued2016-06-20
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0028-878C-9
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-5671
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-5671
dc.description.abstractDie Entdeckung adulter dentaler Stammzellen eröffnete ein neues Forschungsfeld im Hinblick auf die Regeneration dentaler Gewebe. Bisher liegen nur wenige Studien vor, in denen das Genexpressionsprofil dentaler Stammzellen im Vergleich zu den Knochenmarkstammzellen analysiert wurde. Diese Untersuchungen wurden vorwiegend an Mischkulturen vorgenommen. Im Gegensatz dazu war es daher das Ziel der vorliegenden Arbeit, das Genexpressionsprofil einer bestimmten Stammzell-Population, nämlich der Stro1-positiven pulpalen mesenchymalen Zahnkeimstammzellen (Stro1+ZK) im Vergleich zu Stro1-positiven mesenchymalen Knochenmarkstammzellen (Stro1+BK), zu untersuchen. Die Genexpression beider Zelltypen wurde anhand von Microarrays ermittelt. Insgesamt gingen 22.454 Gene in die Auswertung ein, wovon bei einem konservativ festgesetzten Schwellenwert einer FDR≤1% 2730 Gene eine hochsignifikant differentielle Expression zeigten. Die Analyse dieser differentiell exprimierten Gene mithilfe der Programme „DAVID“ und „Ingenuity“ ergab, dass in den Stro1+ZK vermehrt Gene heraufreguliert sind, die mit Zellfunktionen wie beispielsweise Proliferationsregulation, der Zell-zu-Zell-Signalleitung und der Organisation des Zytoskeletts verknüpft sind. Die Stro1+BK hingegen exprimieren verstärkt Gene, die mit der Organisation der extrazellulären Knochenmatrix und Zell-Adhäsion assoziiert sind. Des Weiteren findet sich in diesen Zellen eine verstärkte Expression von Genen, die mit der Struktur- und Formgebung des Skeletts in Verbindung stehen. Trotz identischem Stammzellmarker-Typus (Stro1) weisen die untersuchten mesenchymalen Stammzelltypen stark unterschiedliche Hox-Gen-Signaturen auf. Dabei zeigt sich sowohl eine Variation in Anzahl und Art der Hox-Gene als auch in deren Expressionsmuster. Stro1+BK exprimieren verstärkter Hox-Gene der Cluster A bis D (HOXA-D), die Segment- und Positionsinformationen codieren. Hingegen sind in den Stro1+ZK die Hox-Gene BARX1, MSX1, MSX2, DLX1, DLX2, PAX9 und LEF1 hochreguliert, welche eine tragende Rolle in der Zahnentwicklung spielen. So ist z.B. bereits bekannt, dass Mutationen dieser Gene zu Fehlbildungen von Zähnen wie Aplasien oder Hypoplasien führen können. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass insbesondere hinsichtlich der Hox-Gene signifikante Unterschiede zwischen den Stro1+ZK und Stro1+BK bestehen. Weiterführende Experimente zur Aufklärung der Funktionsweise von Genen, die in den Stro1+ZK von Bedeutung sein könnten, einschließlich deren Erforschung auf proteinbiochemischer und zellbiologischer Ebene, wären wünschenswert.de
dc.language.isodeude
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject.ddc610de
dc.titleAnalyse der differentiellen Genexpression von humanen Stro1-positiven Zellen aus pulpalem Zahnkeimgewebe und Beckenkammspongiosade
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedAnalysis of differential gene expression of human Stro1 - positive cells from dental pulp and iliac crest tissuede
dc.contributor.refereeBeißbarth, Tim Prof. Dr.
dc.date.examination2016-06-29
dc.description.abstractengThe discovery of adult dental stem cells established a new field of research with regard to the regeneration of dental tissues. To date only few studies compared the gene expression profiles of dental pulp and bone marrow stem cells. Most of these studies were conducted with mixed cultures. In contrast, the aim of the present work is to analyze the gene expression profile of one particular stem cell population, namely of the Stro1-positive mesenchymal dental pulp stem cells (Stro1+ZK) in comparison to the Stro1-positive mesenchymal bone marrow stem cells (Stro1+BK). The gene expression of both cell types was analyzed by microarrays. In total 22454 genes were covered by the analysis, of which -using a conservative set threshold with a FDR≤1% - 2730 genes showed a highly significant differential expression in both cell types. The analysis of these differentially expressed genes using the softwares "DAVID" and "Ingenuity" revealed that in the Stro1+ZK many genes are upregulated, that are associated with cellular functions such as proliferation, cell-to-cell signaling and cytoskeletal organization. In contrast, the Stro1+BK showed higher expression levels of genes, that are associated with the organization of the extracellular bone matrix and cell adhesion. Furthermore, these cells showed an enhanced expression of genes, that are related to the structure and shape of the skeleton. Despite expression of the identical stem cell marker Stro1 the two cell types showed different Hox gene expression signatures. Stro1+BK showed increased expression of Hox genes belonging to cluster A to D (HOXA-D), that encode segment and position information. In contrast, in the Stro1+ZK the Hox genes BARX1, MSX1, MSX2, DLX1, DLX2, PAX9 and LEF1 were upregulated, that play an important role in tooth development. Notably, it is already known that mutations in these genes lead to malformations of teeth such as aplasia and hypoplasia. The present work shows that in particular Hox genes show significant differences in their expression pattern between Stro1+ZK und Stro1+BK. Further research to elucidate the functional relevance of the differentially expressed genes in the context of Stro1+ZK cells is warranted.de
dc.contributor.coRefereeSchön, Margarete Prof. Dr.
dc.subject.engmicroarrayde
dc.subject.engdental pulp stem cellsde
dc.subject.engStro1de
dc.subject.enghox genede
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-0028-878C-9-3
dc.affiliation.instituteMedizinische Fakultätde
dc.subject.gokfullMedizin (PPN619874732)de
dc.description.embargoed2016-07-07
dc.identifier.ppn861659090


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