Anhaftung multipotenter humaner mesenchymaler Stromazellen an spezifischen Peptiden : Studie zur Untersuchung von Zell-Zellmatrix-Interaktionen

Abstract

Fragestellung: Ziel dieser Dissertation ist die Untersuchung der Beeinflussbarkeit der Positionierung von hMSC auf Strukturen durch ihr Bindungsverhalten an minimalen Erkennungssequenzen aus makromolekularen Integrinliganden. Hierbei handelt es sich um 8 in Vorstudien präselektierte Peptide mit Ursprung aus Collagen, Fibronectin oder Laminin. Aus den Ergebnissen sollen mögliche Applikationen zur gezielt kontrollierten Nutzbarmachung von hMSC abgeleitet werden. Außerdem wird die Kryokonservierung auf mögliche Auswirkungen auf das Zellverhalten untersucht, um die Möglichkeiten von Zellagerung und Transport abzuschätzen.

Methodik: Die Peptide werden modifiziert mit aktiviertem BSA als Trägermolekül konjugiert, aufgereinigt und durch LDS-PAGE validiert. Zellen werden aus Knochenmarkproben und Plazenta kultiviert und durch adhärentes Wachstum, Differenzierungsfähigkeit und Oberflächenmarkerprofil als hMSC validiert. Anhaftungsversuche mit den Peptidkonjugaten werden mit Zellen der 2. Passage durchgeführt. Zusätzlich werden Zellen der Knochenmark- und Plazentaproben kryokonserviert und nach Rekultivierung soweit möglich ebenfalls Anhaftungsversuchen unterzogen.

Ergebnisse: Die erfolgreiche Konjugation konnte bei allen 8 Peptiden bestätigt werden. Sowohl Knochenmarks- als auch Plazentazellen zeigen während der Zellkultur Anhaftungsfähigkeit auf sowie ein hMSC-kompatibles Oberflächenmarkerprofil. Plazentazellen sind jedoch weder osteogen noch adipogen differenzierungsfähig. Bei den Anhaftungsversuchen unterscheidet sich das Anhaftungsprofil von Knochenmarkszellen deutlich von dem von Plazentazellen. Kryokonservierung führt zum Teil zu Zelltod, zum Teil zu Verlust der Anhaftungs- und Proliferationsfähigkeit. Einige kryokonservierte Zellen überleben und behalten diese zwei Fähigkeiten, ihr Anhaftungsprofil stimmt in deutlich abgeschwächter Form mit demjenigen nicht kryokonservierter Zellen desselben Ursprungsgewebes größtenteils überein.

Diskussionsergebnisse: Die gängige Kryokonservierungsmethode mit flüssigem Stickstoff beeinträchtigt in relevantem Maße die untersuchten Zellen, es sollten zellschonendere Vorgehensweisen mit gleichmäßiger Kühlungsrate bevorzugt werden. Knochenmarkszellen wurden als hMSC verifiziert, Zellen aus Plazentagewebe nach Entfernung von Nabelschnur und Amnionepithel sind non-hMSC. Im Kontext der hier untersuchten Gewebe bieten die Peptide 15 und 17 das Potential, diese zwei Zellarten schnell, einfach, relativ kostengünstig und qualitativ gut zu unterscheiden; Peptid 14 erfüllt die Aufgabe eines allgemein haftungsermöglichenden Peptides; Peptid 7 birgt von den 8 untersuchten Peptiden das größte Potential Ausgangspunkt für eine hMSC-spezifische Anhaftungsstruktur zu werden. Die untersuchten Peptide sind in der Anwendung kompatibel mit 3D-Gerüstsystemen. Dies ist eine gute Voraussetzung für die Erforschung und Entwicklung biomimetischer, dreidimensionaler Konstrukte bis hin zu Organen.

Schlussfolgerung: Das Peptidset 7, 14, 15 und 17 bietet die Möglichkeit, zur Weiterentwicklung der Implantationsmedizin wesentlich beizutragen.