Gleichzeitige Fluoreszenz-Markierung multipler Zelltypen zur Untersuchung der Lungenentwicklung und -regeneration

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Die Erforschung der molekularen Mechanismen und zellulären Zusammenhänge von entwicklungsbiologischen und pathologischen Prozessen sind in den letzten Jahrzehnten immer weiter in den Fokus wissenschaftlicher Untersuchungen gerückt. Gerade in schwerwiegenden, weit verbreiteten und mit einer schlechten Prognose verbundenen Krankheitsbildern hat die Forschung zum Ziel, nicht nur die Symptomatik der Erkrankungen zu mildern, sondern über das Wissen der pathologischen Veränderungen eventuell reversible Mechanismen zu finden und zu aktivieren. Bei der Problematik schwerer Lungenerkrankungen wie der COPD, fibrotischer Krankheitsbilder und der PH sind es die Komplexität der Erkrankungen, die individuelle Ausprägung verschiedener Symptomatik, unbekannte Ursachen und teilweise überlappende Teilaspekte (Fibrose), die Definitionen oder klinische Klassifizierungen der Krankheitsbilder erschweren. Die Erforschung der molekularen Grundlagen der Erkrankungen verdeutlicht diese Problematik einmal mehr, da verschiedenste Zellinteraktionen, (Trans)-Differenzierungen, Proliferation und Apoptose, meist weiträumig unter dem Begriff Remodeling zusammengefasst, in unterschiedlichen Zelltypen auf engstem Raum stattfinden und beschrieben werden, jedoch die Ursachen sowie die zu Grunde liegenden Mechanismen kaum klar definiert werden können. Ein erster Ansatz, dieser Problematik zu begegnen kann daher sein, einzelne, voneinander abgrenzbare pathologische Prinzipien des Remodeling (z. B. bestimmte Veränderungen des zellulären Programms) für die Markierung, Identifizierung, Vereinzelung und molekularen Charakterisierung von Zelltypen zu nutzen, die in die Erkrankungsprozesse involviert sind. Hierbei sind die in den letzten Jahrzehnten gemachten Fortschritte im Lineage Tracing, inklusive der genetischen Manipulation und Herstellung transgener Organismen von Nutzen, die das Wissen um molekulare/zelluläre Veränderungen mit Reportergen-Techniken verknüpfen und Remodeling-Prozesse sichtbar machen. Die in dieser Arbeit vorgestellten Projekte sollten durch die Weiterentwicklung bestehender transgener Techniken einen Beitrag zu der oben genannten Problematik leisten. Hierbei verfolgten die drei Projekte unterschiedliche Zielsetzungen. LungGlow 1 war ein Projekt, das vor allem die Interaktion von Epithelium und Mesenchym und den quantitativen Nachweis der pathologischen Veränderungen parallel in den betroffenen Zelltypen aufzeigen sollte. Das letztendliche Ziel hierbei lag auf der Untersuchung der Erscheinungsformen der COPD, bei der die zu detektierenden Zelltypen in besonderem Maße von Remodeling-Prozessen betroffen waren. Das Scheitern dieses Projektes ist in diesem Fall wahrscheinlich auf die Unwägbarkeiten der gewählten Methode zurückzuführen, ein bedauerlicher Aspekt, von dem in letzter Konsequenz jedoch das LungGlow 2 Projekt profitieren konnte. HSV-TK, das Projekt zur gezielten Deletion von Fibrozyten, wurde in dieser Arbeit nur anfänglich bezüglich der in vitro Funktionalität begleitet. Die weiterführenden, in dieser Arbeit nicht mehr thematisierten experimentellen Ausführungen hinsichtlich der Rolle des untersuchten Zelltyps in der experimentellen pulmonalen Hypertonie zeigten jedoch, dass durch die gezielte Entfernung die Symptome und zelluläre Veränderungen dieser Erkrankung vermindert werden. Diese Aspekte machen die Fibrozyten zu einem Kandidaten für weitere Untersuchungen, auch in Bezug auf eventuelle Interaktionen mit anderen Zelltypen oder Differenzierungs-Prozesse im Zielgewebe der Lunge. Das LungGlow 2 Projekt stellte eine Weiterentwicklung zu LungGlow 1 und eine Parallelentwicklung zum HSV-TK Projekt dar und ist dennoch als eigenständig in Aufbau und Zielsetzung zu betrachten. Das statische Modell, das das LungGlow 1 Projekt noch darstellte, wurde weiterentwickelt zu Gunsten eines dynamischen, durch Induzierbarkeit kontrolliert einsetzbaren und nur durch die Wahl entsprechend zu verpaarender Mauslinien begrenzten Systems zur direkten Fluoreszenzmarkierung definierter Zelltypen und eventuell von ihnen ausgehender (Trans)Differenzierungs- und Remodeling-Prozesse. Mit der in vivo Übertragung des bisher in vitro erfolgreich getesteten Systems können im Zuge zukünftiger Arbeiten unterschiedliche wissenschaftliche Fragestellungen untersucht werden, die durch die bisherigen Modelle des HSV-TK bezüglich der PH und insbesondere des LungGlow 1 Projektes nicht beantwortet werden konnten.

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