Medizinische Universität Graz

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Bibliografische Informationen

Titel

Molekulare Charakterisierung der aufkommenden Hämatopoese und der anschließenden erythroiden Differenzierung aus menschlichen iPSZ

Kurzfassung

Die Blutbildung während der frühen Entwicklung des Menschen ist aufgrund ethischer Limitationen und dem fehlenden Zugang zu embryonalem Gewebe nur unzureichend erforscht. Die Entdeckung induzierter pluripotenter Stammzellen (iPSZ) hat neue Möglichkeiten eröffnet, die frühe humane Hämatopoese in vitro nachzubilden und systematisch zu untersuchen. Der Fokus unserer Arbeitsgruppe liegt auf der in vitro Kultivierung von roten Blutzellen (Erythrozyten) aus humanen iPSZ. Die bereits etablierten Kulturmodelle können die in vivo Prozesse bislang nur teilweise widerspiegeln. Insbesondere die Induktion der Entkernung stellt nach wie vor eine Herausforderung dar. Kürzlich wurden eine gesteigerte erythrozytäre Expansion und terminale Differenzierung durch die Kultivierung in Form von 3D-Strukturen (Hämanoide) erreicht. Da vermutet wird, dass Zellinteraktionen hierbei von besonderer Bedeutung sind, war das Ziel dieser Arbeit, die zelluläre Zusammensetzung und die Architektur der Hämanoide näher zu analysieren. Darüber hinaus sollte die Entwicklungswelle der entstehenden Hämatopoese definiert werden.

Durch Reprogrammierung von humanen Erythroblasten wurde eine neue iPSZ-Linie (PEB-AL#6) etabliert. Mittels CRISPR/Cas9-Genome Editing wurde aus dieser eine CD43-GFP-Reporter-hiPSZ-Linie generiert, die eine Live-Cell-Bildgebung hämatopoetischer Zellen im Hämanoid ermöglicht. Eine Spatial-Transkriptomics-Analyse ergänzt durch immunhistochemische Färbungen zeigt, dass Gewebe aller drei Keimblätter zum Aufbau der Hämanoide beitragen. Die Hämatopoese ist sowohl innerhalb gefäßähnlicher Strukturen lokalisiert, vergleichbar mit Dottersack-Blutinseln, als auch im umliegenden Stroma. Neben erythrozytären Zellen tragen myeloische Zellen und Blutplättchen zur Hämatopoese bei. Das Vorkommen von Mastzellen und Granulozyten, die Synthese von fetalem Hämoglobin sowie das Genexpressionprofil lassen auf eine Entwicklungswelle schließen, die der extraembryonalen Hämatopoese erzeugt aus erythrozytären-myeloischen Progenitoren des Dottersacks entspricht.

Da diese Entwicklungswelle in vivo kaum zugänglich ist, bietet das etablierte Modell zusammen mit der CD43-GFP-hiPSZ Linie und dem Spatial Transkriptomics Datensatz, Werkzeuge, um die embryonale humane Erythropoese zukünftig weiter zu erforschen. Genaue Kenntnisse über die physiologischen Prozesse sind notwendig, um in vitro kultivierte Zellen langfristig für translationale Zwecke wie die in vitro Herstellung von Blutkonserven nutzen zu können.

Schlagwörter

Anzahl Seiten

Publikationsjahr

–

Sachgebiete

Molekularbiologie

Autorinnen*Autoren / Co-Autorinnen*Co-Autoren

Autor*in

Avdili, Afrim; MSc

Betreuende Einrichtung / Studium

Betreuende Organisation

Universitätsklinik für Blutgruppenserologie und Transfusionsmedizin