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HEiKA in magazine lookKIT 2014/3
title lookKIT 14/3

KITs research magazine lookKIT features in the issue 3/2014, pg 68 ff an article on the HEiKA project of Patric Meyer (Uni HD/ZI) and Björn Hein (KIT).

Contact

Dr. Regine Kleber and

María García

infoTza6∂heika-research de

Chip-basierte Mikrobioreaktoren erhalten die Plastizität humaner hämatopoetischer Stammzellen in künstlichen Nischen

Chip-basierte Mikrobioreaktoren erhalten die Plastizität humaner hämatopoetischer Stammzellen in künstlichen Nischen
Contact:

Dr. med. Patrick Wuchter, contact
Internal Medicine, UniversitätsKlinikum Heidelberg

PD Dr. Eric Gottwald, contact
Institute for Biological Interfaces (IBG1), KIT

Project Group:

Medical Technology for Health /
Synthetic Biology

Partner:

Dr. med. Patrick Wuchter

PD Dr. Eric Gottwald

 

Startdate:

01.01.2014

Enddate:

31.12.2014

Die Kommunikation zwischen humanen hämatopoetischen Stammzellen (HSC) und der Stammzellnische im
Knochenmark ist von zentraler Bedeutung für die Regulation von Selbsterneuerung und Differenzierung. Ziel dieses Kooperationsprojektes ist die Aufdeckung der relativen Signifikanz der Interaktionsmechanismen zwischen hämatopoetischen bzw. leukämischen Stammzellen und der Knochenmarknische. Wichtige Eigenschaften der Stammzellnische, die in einem realitätsgetreuen Modellsystem berücksichtigt werden müssen, sind der dreidimensionale Aufbau des Nischengerüstes, die Dynamik des Blut- bzw. Mediumflusses, sowie ein zumeist hypoxisches Milieu. In herkömmlichen Modellsystemen konnten bislang diese Faktoren nur teilweise umgesetzt werden. Das im KIT entwickelte Bioreaktor-System in Kombination mit dem KITChip bietet die Möglichkeit zur hochdichten 3D-Kultivierung von Zellen mit aktiver Mediumversorgung und Steuerung des Sauerstoffpartialdrucks. Zudem werden ausschließlich humane Primärzellen aus dem Knochenmark (MSC) und Nabelschnurblut (HSC) eingesetzt. In vorherigen Arbeiten konnte der regulatorische Einfluss der CXCR4/SDF-1-Achse sowie bestimmter Adhäsionsmoleküle wie N-Cadherin auf die Zellteilungskinetik und die Differenzierungsfähigkeit humaner HSC
gezeigt werden. Es erfolgt daher in dem Modellsystem eine Analyse der relativen Signifikanz von CXCR4/SDF-1 und N-Cadherin auf die Wechselwirkung zwischen hämatopoetischen Stammzellen und ihrer Nische. Als zweiter Schritt werden in diesem 3D-Modellsystem leukämische Stammzellen und deren Interaktion mit der Nische hinsichtlich Zellkontakte, Adhäsionsmoleküle und Signaltransduktionswege untersucht.

Mit diesem Ansatz können gezielt neue Substanzen präklinisch getestet und Regulationsmechanismen analysiert werden, die leukämische Stammzellen aus ihrer schützenden Nische im Knochenmark herauslösen und somit vulnerabler für zytotoxische Substanzen machen.