Nanoflare basierte Isolation von kardialen Progenitorzellen gewonnen aus murinen und humanen pluripotenten Stammzellen

• Antragsteller: Professor Dr. Markus Krane
• Fachliche Zuordnung: Herz- und Gefäßchirurgie ; Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere ; Kardiologie, Angiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 262640928

Aufgrund fehlender suffizienter Oberflächenmarker für kardiale Progenitorzellen ist derzeit eine spezifische Isolation ohne Verwendung aufwendiger transgener Modelle während der in vitro Differenzierung von pluripotenten Stammzellen (PS) nicht möglich. Die Isolierung von kardialen Progenitorzellen stellt jedoch eine unabdingbare Vorraussetzung für deren Anwendung innerhalb der kardialen regenerativen Therapie, der Forschung zur kardialen Entwicklungsbiologie und bei der Verwendung von iPS basierten in vitro Krankheitsmodellen dar. Derzeit werden kardiale Progenitorzellpopulationen über deren spezifisches Expressionsprofil von Transkriptionsfaktoren definiert. Demnach exprimieren Vorläuferzellen des primären Herzfeldes (PHF) parallel Tbx5 sowie Nkx2.5 und Progenitorzellen des sekundären Herzfeldes (SHF) Isl1. In dem von uns beantragten Projekt soll die Nanoflare Technologie genutzt werden, um spezifisch Progenitorzellen des PHF und SHF während der in vitro Differenzierung von pluripotenten Stammzellen zu isolieren. Bei der Nanoflare Technologie handelt es sich um ein neuartiges Verfahren für eine endogene live mRNA-Detektion.Die Nanoflares bestehen aus einem zentralen Goldnanopartikel, das fluoreszenzmarkierte DNA Reportersonden trägt. Bindet die mRNA der Zielzelle an den Reporterstrang kommt es zur Freisetzung der zuvor durch das Goldpartikel unterdrückten Fluoreszenz. Durch das mRNA spezifische, transiente Fluoreszenzsignal können die Zielzellen aufgrund ihrer Genexpression detektiert und isoliert werden. Die in dem hier beantragten Projekt geplante Isolation von kardialen Progenitorzellen während der in vitro Differenzierung von murinen und humanen PS soll durch die folgenden Arbeitspakete erreicht werden:1) effiziente Zellmarkierung während der in vitro Differenzierung von murinen und humanen pluripotenten Stammzellen mittels Nanoflares 2) Detektion von murinen kardialen Progenitorzellen mittels Nanoflares spezifisch für Tbx5, Nkx2.5 und Isl1 innerhalb der in vitro Differenzierung von geeigneten transgenen pluripotenten Stammzelllinien 3) Detaillierte Charakterisierung der mittels Nanoflare Technologie isolierten murinen kardialen Progenitorzellen 4) Detektion und Charakterisierung von humanen kardialen Progenitorzellen, die mittels Nanoflare Technologie während der in vitro Differenzierung isoliert wurdenDamit schafft das von uns beantragte Projekt die unabdingbare Vorraussetzung für eine spezifische, effiziente, methodisch einfache und die Zielzelle in ihren physiologischen Eigenschaften nicht beeinflussende Technologie zur Isolation von kardialen Progenitorzellen aus murinen und humanen pluripotenten Stammzellen. Des Weiteren ist besonders hervorzuheben, dass die Einsatzmöglichkeiten der Nanoflare Technologie nicht auf die kardiovaskuläre Forschung beschränkt sind, sondern auf alle anderen Fachdisziplinen, bei denen Zellderivate aus pluripotenten Stammzellen gewonnen werden, transferierbar sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Institution: Klinikum der Technischen Universität München (TUM Klinikum); Institut für Medizinische Mikrobiologie,; Immunologie und Hygiene