| dc.contributor.advisor | Jakob | |
| dc.contributor.author | Hambrecht, Mario | |
| dc.date.accessioned | 2022-10-11T14:37:04Z | |
| dc.date.available | 2022-10-26T00:50:08Z | |
| dc.date.issued | 2022-10-11 | |
| dc.identifier.uri | http://resolver.sub.uni-goettingen.de/purl?ediss-11858/14287 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-9469 | |
| dc.language.iso | deu | de |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | |
| dc.subject.ddc | 610 | de |
| dc.title | Mesenchymale Stammzellen der Kopf-Hals-Region im Fokus der Reprogrammierung in induzierte pluripotente Stammzellen und des Einflusses ionisierender Strahlung | de |
| dc.type | doctoralThesis | de |
| dc.title.translated | Radiation and reprogramming in pluripotent Stem Cell of tissue-resident mesenchymal stem cells in the head and neck region | de |
| dc.contributor.referee | Jakob, Mark Prof. Dr. | |
| dc.date.examination | 2022-10-18 | de |
| dc.description.abstractger | Im ersten Teil der Arbeit wurden erfolgreich mesenchymale Stammzellen (MSCs) aus der humanen nasalen Mukosa (mMSC) und der Glandula Parotis (pMSC) isoliert. Die mMSCs und pMSCs wiesen alle MSC-typische Charakteristika wie Plastikadhärenz, fibroblastenartige Morphologie, reges Proliferationsverhalten, typische Oberflächenantigen-Expression und adipogenes, osteogenes und chondrogenes Differenzierungspotenzial auf.
Anschließend wurden mMSCs von vier gesunden Spendern induziert pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) reprogrammiert. Pro Patient wurden zwei Zelllinien etabliert und charakterisiert. Sowohl das morphologische Bild der Kolonien pluripotenter Zellen als auch die Färbung für die aktive alkalische Phosphataseaktivität gaben Hinweise auf das Vorhandensein von Pluripotenz. Eine weitere Bestätigung erfolgte durch die Expression der entsprechenden Pluripotenzgene (u. a. NANOG, OCT4 und SOX2). Die Differenzierung in die drei Keimblätter Mesoderm, Endoderm und Ektoderm bestätigte die Pluripotenz und die Selbsterneuerungsfähigkeit der Zellen.
Aus den iPS-Zellen wurden im nächsten Schritt induzierte pluripotente abhängige mesenchymale Stammzellen (iP-MSCs) differenziert. Diese MSC-ähnlichen Zellen wiesen ebenfalls die stammzellspezifischen Charakteristika auf: Die Morphologie der Zellen stimmte mit dem morphologischen Bild der mMSCs überein, die Oberflächenantigen-Expression der iP-MSCs glich den mMSCs und die iP-MSCs wiesen ein adipogenes, osteogenes und chondrogenes Differenzierungspotenzial auf.
Das Proliferationsverhalten von mMSCs in vitro nimmt mit zunehmender Kultivierungsdauer ab, während iPS-Zellen eine annähernd unendliche Zellquelle darstellen. Somit stellen iP-MSCs eine vielversprechende Alternative dar. Erstmalig wurden in dieser Studie iP-MSCs aus humanen mMSCs differenziert und morphologische und genetische Gemeinsamkeiten zwischen den isolierten mMSCs und den differenzierten iP-MSCs gefunden. Basierend auf den in dieser Studie erzielten Ergebnissen müssen weitere vergleichende Studien hinsichtlich Proliferationsverhalten, immunologischen Fähigkeiten und Einsatzmöglichkeiten durchgeführt werden.
Im zweiten Teil der Arbeit wurde das Verhalten von MSCs aus der Kopf-Hals-Region auf ionisierende Bestrahlung untersucht. Wie Patienten, die eine Bestrahlungstherapie erhalten, wurden die isolierten pMSCs und mMSCs fraktioniert bestrahlt.
Sowohl morphologisch als auch durchflusszytometrisch konnten bis zu einer Dosis von zehn Gray keine Unterschiede zu unbestrahlten Kontrollzellen erkannt werden. Die Fähigkeit, Kolonien zu bilden, nahm mit steigender Bestrahlung ab, während die Apoptoserate mit zunehmender Bestrahlungsdosis zunahm. Des Weiteren wurde in der Arbeit festgestellt, dass ionisierende Bestrahlung weder Einfluss auf das Migrationsverhalten der Zellen noch auf die Interaktion mit anderen Immunzellen mittels Zytokinen und Chemokinen hatte, sondern dass diese Fähigkeiten auch nach Bestrahlung beibehalten wurde.
Mesenchymale Stammzellen nehmen Einfluss auf das Regenerationsverhalten und den Wundheilungsprozess und stellen einen therapeutischen Ansatz für die Behandlung strahleninduzierter Xerostomie und Mukositis dar. Die in dieser Arbeit erhobenen Daten geben erstmalig Einblicke, wie MSCs aus der Kopf-Hals-Region auf Bestrahlung reagieren. Gegenstand weiterer Forschung sollten beispielsweise In-vivo-Experimente oder eine Erweiterung durch iP-MSCs sein. | de |
| dc.description.abstracteng | Mesenchymal stem cells (MSCs) exhibit a promising therapeutic potential in the field of cell-based tissue engineering and regenerative medicine due to their immunomodulatory properties and differentiation capacity.
In the first section, mesenchymal stem cells (MSCs) were successfully isolated from human nasal mucosa (mMSC) and parotid gland (pMSC). The MSCs showed a plastic adherent and fibroblast-like morphology and were able to form colonies. They expressed the typical bone marrow MSC marker antigens CD29, CD44, CD73, CD90, and CD105 and were able to differentiate along the adipogenic, chondrogenic, and osteogenic pathways.
Subsequently, mMSCs from four healthy donors were reprogrammed into induced pluripotent stem cells (iPSCs) by non-integrative chromosomal technologies. Two cell lines were established and characterized. Both the morphological picture of the colonies of pluripotent cells and the staining for active alkaline phosphatase activity indicated the presence of pluripotency. Further confirmation was obtained by expression of the corresponding pluripotency genes (including NANOG, OCT4, and SOX2). Differentiation into the three germ layers mesoderm, endoderm and ectoderm confirmed pluripotency and self-renewal ability of the cells.
Induced pluripotent dependent mesenchymal stem cells (iP-MSCs) were differentiated from the iPS cells in the next step. These MSC-like cells also exhibited the stem cell-specific characteristics. It was demonstrated that mMSCs and iP-MSCs show similar cell characteristics in terms of morphology, clonogenic potential, differentiation, and surface phenotype. Moreover, iP-MSCs demonstrated related immunosuppressive capacity as mMSCs including the secretion of cytokines, and T cell inhibition. Therefore, generating iP-MSCs in an autologous manner may be a novel personalized treatment option in regenerative medicine.
In the second section, the mMSCs and pMSCs were cultured and exposed to single radiation dosages of 2 Gy/day up to 10 days. Effects on morphology, colony forming ability, apoptosis, chemokine receptors, cytokine secretion, and cell migration were analyzed.
It was shown that the ability to form colonies decreased with increasing irradiation, while the apoptosis rate increased with increasing irradiation dose. Furthermore, it was demonstrated that ionizing irradiation did not affect cell migration behavior or interaction with other immune cells via cytokines and chemokines.
In summary, MSCs exhibited robustness and activation upon radiation for the support of tissue regeneration, but lost their potential to replicate. | de |
| dc.contributor.coReferee | Behr, Rüdiger Prof. Dr. | |
| dc.subject.ger | MSC | de |
| dc.subject.ger | iP-MSC | de |
| dc.subject.ger | iPSC | de |
| dc.subject.ger | mesenchymale Stammzellen | de |
| dc.subject.ger | induziert pluripotente Stammzellen | de |
| dc.subject.ger | Kopf-Hals-Tumor | de |
| dc.subject.ger | Reprogrammierung | de |
| dc.subject.eng | head and neck | de |
| dc.subject.eng | iP-MSCs | de |
| dc.subject.eng | pluripotent stem cell-derived mesenchymal stem cells | de |
| dc.subject.eng | MSC | de |
| dc.subject.eng | radiation treatment | de |
| dc.subject.eng | mesenchymal stem cells | de |
| dc.subject.eng | head and neck cancer | de |
| dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-ediss-14287-0 | |
| dc.affiliation.institute | Medizinische Fakultät | de |
| dc.subject.gokfull | Oto-Rhino-Laryngologie (PPN619876220) | de |
| dc.description.embargoed | 2022-10-26 | de |
| dc.identifier.ppn | 1818848031 | |
| dc.notes.confirmationsent | Confirmation sent 2022-10-11T14:45:02 | de |