XpandHSC – Funktionale Blutstammzellen

XpandHSC: Ex vivo Expansion funktionaler menschlicher Blutstammzellen zur Verbesserung von Therapien

Herausforderung

Bei vielen klinischen Therapien, die auf der Nutzung hämatopoetischer Stammzellen (HSC) basieren, liegt die größte Herausforderung darin, funktionale menschliche HSCs zu kultivieren oder sie in vitro zu vermehren. Zu den therapeutischen Anwendungen gehören gentechnische Veränderungen sowie die Bereitstellung von ausreichend vielen Spender-HSCs (z.B. aus Nabelschnurblut), um Patienten beispielsweise nach Leukämiebehandlungen das Überleben zu ermöglichen - dies ist vor allem bei Erwachsenen und älteren Patienten eine besondere Herausforderung.

Ansatz

Unser Ziel ist es, menschliche HSC in vitro mit Hilfe fortschrittlicher 3D-Kultursysteme zu expandieren, bei denen die dreidimensionale Stammzellnische durch molekulare Regulatoren modelliert wird, um so die HSC-Funktion in vitro zu erhalten und die Zellen zu vermehren. Der Erfolg dieser Kulturen wird anschließend unter Zuhilfenahme innovativer Mausmodelle untersucht.

Unser Team vereint Expertisen aus den Bereichen Hämatopoese, Proteomik, Bioinformatik, Biotechnologie und der klinischen Praxis. Diese Zusammenarbeit beinhaltet die bioinformatische Integration von Genexpressions- und Proteomdaten von HSCs und definierten Nischenzellen aus deren unmittelbarer Mikroumgebung. Dies soll zur Identifikation neuer regulatorischer Faktoren (z.B. Zytokinen, Komponenten der extrazellulären Matrix) führen.

Die Kandidaten werden in innovativen 3D-Kultursystemen auf Basis maßgeschneiderter Biohybrid-Hydrogele eingesetzt (eine modulare, auf Glykosaminoglykanen basierende Matrix-Plattform) und auf ihre Eignung für die Kultivierung von menschlichen HSCs getestet. Die Validierung der effektivsten Kulturbedingungen, die den Erhalt und die Expansion menschlicher HSC unterstützen, wird durch Transplantationsexperimente in geeignete Empfängermäuse durchgeführt.

Insgesamt wird unser interdisziplinärer Ansatz detaillierte Informationen zum Einfluss der extrazellulären Matrix, den mechanischen Eigenschaften der zellulären Umgebung wie Steifheit und die Auswirkungen von spezifischen molekulare Regulatoren für den Erhalt und die Expansion von HSCs in vitro liefern, wodurch wir zur Entwicklung von verbesserten klinischen Therapien beitragen können.

 

Das XpandHSC-Konsortium wird von der Leibniz-Gemeinschaft unterstützt und besteht aus:

Leibniz-Institut für Alternsforschung – Fritz-Lipmann-Institut

Universitätsklinikum Jena

Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden

Deutsches Krebsforschungszentrum