Cell based therapy of Hirschsprung´s disease
Final Report Abstract
Angeborene und erworbene neurogene Motilitätsstörungen des Darmes stellten eine therapeutische Herausforderung dar, sind selten kurativ zu behandeln und mit zahlreichen Komplikationen verbunden. In der vorliegenden Arbeit wurde das Potential einer alternativen, zellbasierten Therapie für diese Gruppe von Erkrankungen im Tiermodell untersucht. Neben der Möglichkeit Vorläuferzellen des enterischen Nervensystems aus embryonalem und postnatalem Darm zu isolieren, in vitro zu expandieren und in entsprechende neuronale und gliale Zellen zu differenzieren konnte das Verhalten der Zellen nach Implantation in den Dickdarm von Mäusen charakterisiert werden. Nach Implantation von embryonalen und postnatalen Vorläuferzellen des enterischen Nervensystems konnte ein ausgeprägtes Migrationsverhalten der Spenderzellen im Empfängerdarm dokumentiert werden. Es bildeten sich Ganglien-artige Strukturen, die Neuriten-ähnlichen Strukturen traten aus morphologischer Sicht mit dem Empfänger ENS in Kontakt. Zudem konnten gezeigt werden, dass die implantierten Vorläuferzellen nach Implantation noch zur Proliferation fähig sind und in verschiedene neuronale Subtypen und Gliazellen differenzieren. Die Verteilung der neuronalen Subtypen entspricht hierbei weitgehend den proportionalen Anteilen der Neurone, wie sie im Empfängerdarm zu finden sind. Neben der Implantation in Wildtyp-Mäuse, gelang es entsprechende Vorläuferzellen in den aganglionären Darmabschnitt von Mäusen mit einem Morbus Hirschsprung Phänotyp zu implantieren. Das Kolon von Wildtyp Mäusen sowie des verwendeten Morbus Hirschsprung Modells scheint daher für eine Regeneration durch Vorläuferzellen des ENS permissiv zu sein. Neben der Arbeit zur Regeneration des ENS wurde in einem zweiten Projekt die Population von transient katecholaminergen (TC) Zellen im sich entwickelten ENS charakterisiert. Diese neuronalen Zellen exprimieren in der Maus zwischen E10 und E13 das Enzym Tyrosinhydroxylase (TH). Durch die Kombination eines Cre-lox basierten „genetic fate mapping“ mit einer immunhistochemischen Phänotypisierung des ENS konnten die, aus TC Zellen entstehenden neuronalen Subpopulationen charakterisiert werden. Entgegen früherer Hypothesen konnte gezeigt werden, dass TC Zellen und Neurone, die sich aus TC Zellen entwickeln keiner klaren Linie neuronaler Entwicklung zugeordnet werden können. Eher scheint es einen zeitlichen Zusammenhang hinsichtlich der Expression von TH und dem ersten Auftreten von Calbindin und serotoninergen Neuronen. So scheint ein relevanter Anteil der beiden neuronalen Subtypen aus TC Zellen zu entstehen.
Publications
- Development and developmental disorders of the enteric nervous system. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2013 Jan;10(1):43-57
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- Genetic fate-mapping of tyrosine hydroxylase-expressing cells in the enteric nervous system. Neurogastroenterol Motil. 2013 Apr;25(4):e283-91
Obermayr F, Stamp LA, Anderson CR, Young HM
(See online at https://doi.org/10.1111/nmo.12105) - Transplanted progenitors generate functional enteric neurons in the postnatal colon. J Clin Invest. 2013 Mar 1;123(3):1182-91
Hotta R, Stamp LA, Foong JP, McConnell SN, Bergner AJ, Anderson RB, Enomoto H, Newgreen DF, Obermayr F, Furness JB, Young HM
