Detailansicht

Activity of FGF-2 in comparison to the FGF-s3-His Fragment on Human Adipose Derived Stem Cells

Kathrin Lang

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Betreuer*in

Martijn van Griensven

Volltext herunterladen
Volltext in Browser öffnen

DOI

10.25365/thesis.11944

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29612.65341.197455-7

Link zu u:search

(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Humane Fettstammzellen sind adulte, mesenchymale Stammzellen. Prinzipiell sind in den meisten Geweben Zellen mit Stammzelleigenschaften zu finden, die dort Aufgaben in Bezug auf Geweberegeneration (z.B.: Knochenmark, Darm) erfüllen. Humane Fettstammzellen sind zum einen leicht zugänglich (z.B. plastische Chirurgie, Abfallprodukt bei Liposuktion) und haben zum anderen die Fähigkeit in verschiedene Gewebe zu differenzieren. Somit rückten sie, vor allem im Zusammenhang mit zellbasierten Therapien im Bereich der regenerativen Medizin und Geweberekonstruktion, immer mehr in den Fokus der biomedizinischen Forschung. Für den möglichen, routinemäßigen und klinischen Einsatz von humanen Fettstammzellen ist es wichtig, das Wissen der zugrunde liegenden molekularen Mechanismen und physiologischen Zusammenhänge von Wachstum und Differenzierung zu untersuchen. Humaner Fibroblasten Wachstumsfaktor (hFGF-2) ist ein wichtiger Wachstumsfaktor durch den unter anderem Vorgänge wie Zellwachstum und -differenzierung, Gewebereparatur und regeneration (Knorpel-, Nervengewebe) sowie Angiogenese induziert beziehungsweise gesteuert werden können. In diesem Zusammenhang ist seine Rolle vor allem in der Embryonalentwicklung, aber auch in adulten Geweben tragend. Die FGF-Familie stellt eine Gruppe von Signalproteinen dar, die spezifische Rezeptor-Tyrosin Kinasen an Zelloberflächen binden (FGF-Rezeptoren, FGFR) und durch eine Signaltransduktionskaskade ins Zellinnere FGF Zielgene aktivieren. Humaner FGF-2 beeinflusst somit die Zellphysiologie und kann als in vitro Zellstimulans verwendet werden. Ziel des Projekts war es, die Auswirkungen von rekombinantem hFGF-2 auf die in vitro Proliferation bzw. Differenzierung von adulten Stammzellen (humanen Fettstammzellen) zu untersuchen. Es wurden zwei verschiedene hFGF-2 Konzentrationen, niedrig (3 ng/mL) und hoch (30 ng/mL), eingesetzt und die stimulierten Zellen folglich 28 Tage lang beobachtet. Weiters wurde die Aktivität von den 2 eigens produzierten und aufgereinigten FGF-(Teil)peptiden FGF-2 HIS und FGF-s3 HIS untersucht und mit dem kommerziell erhältlichen, rekombinanten hFGF-2 (rhFGF-2) verglichen. Die Ergebnisse zeigten eine nur schwache biologische Aktivität des FGF-s3 HIS Fragments im Vergleich zu rhFGF-2 und FGF-2 HIS. FGF-s3 HIS bindet mit hoher Affinität an Fibrin/Fibrinogen, und könnte somit in Zukunft als Bindungspartner zwischen Fibrin und anderen Zielsubstanzen (z.B. Medikamente) für therapeutische Zwecke eingesetzt werden. Im Gegensatz dazu, förderten FGF-2 HIS und rhFGF-2 das Zellwachstum und die die Expression von Proteinen der extrazellulären Matrix. Alle drei Punkte sind essentiell für die Gewebekonstruktion (Tissue Engineering) von Knochen, Sehnen und Bändern. Zwei Phasen der Zellantwort waren zu beobachten, ein Anstieg des Zellwachstums und der Proliferationsraten zwischen Tag 14 und 21, beziehungsweise die Erhöhung der Expression von Kollagen Type 1, Kollagen Type 3 und Vimentin ab Tag 21. Histologisch äußerte sich die hFGF-2 Behandlung in einer fibroblastischen, homogen wirkenden Zellmorphologie. Unterschiede zwischen 3 ng/mL und 30 ng/mL hFGF-2 Behandlungen wurden vor allem in der FGF-2 HIS Gruppe deutlich. Obwohl 30 ng/mL hFGF-2 höhere Zellzahlen und biologische Aktivität hervorbrachte, vermuten wir, dass sich eine Dosis von 3 ng/mL hFGF-2 besser auf die osteogene Differenzierung auswirkt. Diese Hypothese muss allerdings noch durch genauere Methoden, wie quantitative Real time PCR, die Bestimmung der alkalischen Phosphatase (ALP) bzw. durch den Nachweis mineralisierter Matrix verifiziert werden. Die Peptide rhFGF-2 und FGF-2 HIS müssen in Hinsicht der eingesetzten Konzentrationen gesondert betrachtet werden und rhFGF-2 sollte in einer noch geringeren Konzentration von 1 ng/mL getestet werden. Jedenfalls wurde die Vermutung bestätigt, dass meschenchymale Stammzellen aus humanem Fettgewebe beziehungsweise aus dem Knochenmark, unterschiedlich sensibel auf verschiedene hFGF-2 Konzentrationen reagieren.

Abstract

(Englisch)

Human adipose derived stem (hASCs) cells, are adult stem cells originated from mesenchyme. Somatic stem cells are present in many tissues and organs of the body, rendering important function in tissue regeneration. Due to the ability of hASCs, to give rise to various mature cell types/tissues and the easy isolation procedure, they have been proposed as potential candidates for cell based therapies in the fields of regenerative medicine and tissue engineering. Human fibroblast growth factor 2 (hFGF-2) is an important growth factor, which regulates, among, others cell growth, -differentiation, -proliferation and angiogenesis. Human FGF-2 is essential during early embryonic development but also throughout life in the regeneration of adult tissues. The FGF family constitutes a group of related polypeptides, which are able, upon binding to specific transmembrane receptor tyrosine kinases (FGFR), to activate signal pathways, which are associated with cell growth, migration and proliferation. Human FGF-2 is produced by various cell types in vivo and can be used as culture additive in vitro. The aim of the project was, to examine the in vitro effects of different hFGF-2 doses (3 ng/mL and 30 ng/mL) on human adipose derived stem cells. Apart from commercially available recombinant hFGF-2 (rhFGF-2), additionally the biological activities of two self-produced FGF-2 constructs (FGF-2 HIS, FGF-s3 HIS) were analyzed over 28 days, regarding cell growth, morphology, viability, apoptosis rates, proliferation status and differentiation. The results revealed only weak biological effects on cell proliferation, -growth and -viability, of the truncated FGF-s3 HIS fragment. As FGF-s3 HIS binds with high affinity to fibrin/fibrinogen, the fragment could be used as a linking partner between fibrin and drugs, rendering therapeutic issues. FGF-2 HIS and rhFGF-2 both increased cell growth and the expression of extracellular matrix proteins (e.g. collagen type 1, collagen type 3, vimentin and desmin), which are essential hallmarks in engineering of bone, tendons and ligaments. Cells reacted to hFGF-2 treatment in a characteristic, biphasic respond, with an initial phase of enhanced cell growth. The second phase was marked by an increase of collagen type 1, collagen type 3 and vimentin mRNA expression. Morphologically, cells displayed a fibroblast like, homogenous looking cell morphology. Differences between low (3 ng/mL) and high (30 ng/mL) dose hFGF-2 treatment were most distinct in the FGF-2 HIS group. Highest cell numbers were obtained with 30 ng/mL rhFGF-2. Nevertheless, we suggest that low dose hFGF-2 is more suited for osteogenic differentiation. However, this hypothesis still remains to be investigated in more detail, probably by means of quantitative Real time PCR and using osteogenic medium. We conclude that both, FGF-2 HIS and rhFGF-2, are biological active, but they have to be regarded separately concerning the administered dosage.

Autor*innen

Kathrin Lang

Haupttitel (Englisch)

Activity of FGF-2 in comparison to the FGF-s3-His Fragment on Human Adipose Derived Stem Cells

Paralleltitel (Deutsch)

FGF-2 Aktivitäten im Vergleich zu dem FGF-s3-His Fragment in humanen Fettstammzellen

Publikationsjahr

2010

Umfangsangabe

81 S. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Pavel Kovarik

Klassifikationen

42 Biologie > 42.15 Zellbiologie ,

42 Biologie > 42.20 Genetik

AC Nummer

AC08773904

Utheses ID

10773

Studienkennzahl

UA | 441 | | |

Detailansicht

Abstracts

Schlagwörter