Erzeugung von otischen Vorläuferzellen aus humanen induzierten pluripotenten Stammzellen

Abstract

Der Verlust des Hörvermögens stellt für Betroffene eine starke Einschränkung ihrer Lebensqualität dar, der Patientenkreis ist groß und wächst auch aufgrund der demographischen Entwicklung stetig. Um neue Therapien zu entwickeln und ototoxische Stoffe zu identifizieren sowie protektive Faktoren zu finden, müssen neue Modelle des Innenohrs entwickelt werden. Die zurzeit verfügbaren Modelle sind zu aufwändig, bedeuten einen hohen Verbrauch an Versuchstieren und sind oft nicht-menschlichen Ursprungs. Diese Mankos könnten durch die Entwicklung eines in vitro Modells aus humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (hiPSZ) überwunden werden. Die bis dato verfügbaren Modelle dieser Genese sind aber noch nicht robust genug und effektiv genug. Diese Arbeit soll die Charakterisierung der Vorgänge in der Entwicklung von mechanosensitiven Haarsinneszellen aus hiPSZ vorantreiben. Dazu wurden hiPSZ durch Manipulation bestimmter Signalwege in 2D-Monolayerkultur zu Zellen des nicht-neuronalen Ektoderm (NNE) und weiterer otischer Vorläuferzellen differenziert. Die erzeugten Zellen wurden mittels Immunfluoreszenzmikroskopie untersucht und die Genexpression durch RT-qPCR bestimmt. Die Methode zur Erzeugung von NNE ließ sich verlässlich von 24-Well Ansätzen auf 96-Well Ansätze übertragen, was einen erhöhten Durchsatz für potentiell zu testende Substanzen ermöglicht. Durch Differenzierung der hiPSZ zu NNE allein mittels TGF-β-Inhibition mit der Substanz SB431542 konnte die Methode vereinfacht werden. Des Weiteren erwies sich die Behandlung mit FGF2 zu derer durch FGF3 und FGF10 als gleichwertig. Die vorausgegangene NNE-Behandlung der Zellen hatte unter anderem Auswirkungen auf die Expression der Gene der PAX, SIX und SOX-Familie, die für die Entwicklung otischer Gewebe von großer Bedeutung sind. Einige Ergebnisse aus Versuchen anderer Arbeitsgruppen mit embryonalen Stammzellen, Zellen der Maus oder der 3-D Kultur mit Microspheres konnten nicht ebenbürtig mit hiPSZ bestätigt werden. Weitere Forschung in diesem Feld sollte den Fokus auf die Verbesserung des Mikromilieus der Zellkultur legen.