Lost in Granulation - Respiratorisches Mukosa-Modell zur In-vitro-Analyse von Gewebegranulation durch mechanische Stimuli

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Christian Taube, seit 7/2022; Privatdozentin Dr. Anja Lena Thiebes
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Pneumologie,Thoraxchirurgie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 496706372

Die respiratorische Mukosa kleidet den Atemapparat aus und schützt die Atemwege und die Lunge. Bei der Implantation von Stents zur Behandlung von Atemwegsstenosen oder Ventilen zur Therapie von Lungenüberblähung, kann es durch übermäßiges Zellwachstum zur Bildung von Granulationsgewebe kommen. Diese überschießende Granulation ist ein erhebliches klinisches Problem und beeinträchtigt die Funktion des Implantates, kann zu Blutungen führen und erfordert wiederholte Interventionen. Die Entstehung von Granulationsgewebe ist patientenspezifisch sehr unterschiedlich und die zugrundeliegenden Pathomechanismen sind nicht im Detail bekannt. Potentielle Ursachen können übermäßige mechanische Stimuli oder eine Beeinflussung der Mikrozirkulation durch die Implantate, bakterielle Infektionen, patientenspezifische Entzündungsreaktionen oder Materialeigenschaften der Implantate sein.In diesem Projekt wird daher ein In-vitro-Model der respiratorischen Mukosa entwickelt, um die Entstehungsmechanismen von Granulationsgewebe als Reaktion auf Stent- oder Ventilimplantationen in Hinblick auf mechanische Stimuli zu untersuchen.Die Modelle werden aus humanen pulmonalen Primärzellen gezüchtet und eine 3D-Kultur aus patientenspezifischen Epithelzellen, Endothelzellen, Fibroblasten und Makrophagen etabliert, die der physiologischen Mukosa nahekommt und es ermöglicht, die komplexe Zell-Zell-Kommunikation zu analysieren. Nach erfolgter Differenzierung werden die Proben durch eigens hergestellte Bioreaktoren mit definierten Kräften (Druck und Reibung) beansprucht und die induzierte Granulation analysiert. Mittels histologischen, immunhistochemischen und molekularbiologischen Untersuchungen werden die dynamisch beanspruchten Proben und die statischen Kontrollen eingehend charakterisiert. Durch die Nutzung von humanen Primärzellen kann die patientenspezifische Reaktion evaluiert und mit klinischen Beobachtungen verglichen werden. Zudem sollen klinisch eingesetzte Therapeutika auf ihre Wirkung und ihren Einfluss auf molekularbiologische und zytologische Prozesse bei der induzierten Granulation in vitro untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Hendrik Übner, bis 7/2022