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Selective targeting of tumor cells and protection of mesenchymal stem cells
Ekaterina Brynzak
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Thomas Decker
DOI
10.25365/thesis.16162
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30138.79013.802554-4
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Stromazellen sind Hauptbestandteil des Microenvironments und stehen im Verdacht, bei pathologischen Entwicklungen mitzuwirken, indem sie das Überleben, die Zellteilung und die Entwicklung der Tumorzellen unterstützen. Diese Zellen haben außerdem normale hämostatische, immunmodulierende und das Tumorwachstum supprimierende Fähigkeiten. Stromazellen stammen von mesenchymalen Stammzellen ab und unterliegen einer weiteren Differenzierung zu Osteoblasten, Chondrozyten, Adipozyten und Hämatopoese unterstützenden Stromazellen. Diese Zellen sind essenziell für Geweberegeneration, Wundheilung und Hämatopoese.
Die Anwendung einer Chemotherapie oder Radiotherapie sowie Zellalterung können zum Verlust der normalen physiologischen Funktionen oder gar zur Zerstörung dieser Zellgruppe führen. Daraus ergaben sich folgende Ziele, die wir in dieser Arbeit umsetzten:
1.Vorbeugung des Alterungsprozesses in aus dem Knochenmark stammenden mesenchymalen Stammzellen / Stromazellen durch Transfektion mit einer katalytischen Untereinheit des humanen Telomerase kodierendem Gen (hTERT).
2.Untersuchung des Effekts der hTERT Transfection auf die Differenzierungs- fähigkeit der mesenchymalen Stammzellen / Stromazellen zu Osteoblasten und Adipozyten.
3.Untersuchung des Effekts der hTERT Transfection auf die Fähigkeit dieser Zellen, hämatopoetische Zellen zu unterstützen.
Die erhobenen Daten demonstrierten, dass Transfektion mit hTERT eine kurzzeitige (1-2 Wochen dauernde) Induktion der Zellteilung und dadurch einen Anstieg der Gesamtzellzahl bewirkt. Allerdings unterliegen die transfezierten Zellen einer normalen Alterung innerhalb der 4 Wochen Kultivierungszeit, die vergleichbar mit nicht transfezierten Zellen ist. Transfektion mit hTERT hat zudem keinen Effekt auf die Differenzierung der Knochenmark-Stromazellen zu Osteoblasten und Adipozyten sowie auf ihre Fähigkeit, das Überleben hämatopoetischer Zellen zu unterstützen.
Transfektion mit dominant negativen hTERT zeigte eine mäßige Hemmung der Osteogenese und eine starke Hemmung der Adipogenese. Wichtige Beobachtung war außerdem, dass hTERT Transfektion keinen Effekt auf den Zellphänotyp der Knochenmark-Stromazellen, sowie keinen Effekt auf die Expression der mit den mesenchymalen Stammzellen assoziierten Faktoren Oct4, Nanog, Lin28 und Sox4 hatte.
Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass eine hTERT Transfektion der Knochenmark-Stromazellen zu einer Vorbeugung des Alterungsprozesses ohne Phänotypänderung und ohne Beeinträchtigung der normalen Funktionen führt und keine Umwandlung oder Immortalisation dieser Zellen hervorruft. Dies verdeutlicht die potentielle Möglichkeit, eine vorübergehende adenovirale Transfektion der mesenchymalen Stammzellen / Knochenmark-Stromazellen mit hTERT therapeutisch zu nutzen. Diese These bedarf jedoch weitergehender Untersuchungen und experimenteller Bestätigungen.
Abstract
(Englisch)
Stromal cells represent a major component of the tumor microenvironment. Although they may play a pathological role in supporting survival, proliferation and progression of tumors, these cells have normal homeostatic properties, immunomodulator and tumor suppressor functions. The stromal cells originate from mesynchymal stem cells (MSC) and undergo a process of differentiation and generate osteoblasts, chondrocytes, adipocytes and hematopoiesis supporting stromal cells. These cells are essential for tissue regeneration, wound healing and hematopoiesis. However, they might be damaged by chemotherapy, radiotherapy or senescence and loose their normal physiological functions. Therefore, the aim of this study was:
1.To investigate the value of transfection of bone marrow MSC/BMSC with the catalytic domain of human telomerase gene (hTERT) to prevent the process of aging in this cells.
2.To evaluate the effect of transfection with hTERT on the differentiation capacity of MSC/BMSC to generate osteoblasts and adipocytes
3.To study the effect of hTERT transfection on the hematopoietic supportive capacity of these cells
The obtained data demonstrated that hTERT transfection induces a short term (1-2 weeks) induction of cell proliferation and an increase in the number of bone marrow stromal cells. However, these cells undergo senescence process comparable to non-transfected cells within 4 weeks of continuous culture. The results also showed that transfection with hTERT does not affect the osteogenic and adipogenic differentiation of bone marrow stromal cells (BMSC) or their capacity to support survival of the hematopoietic cells. Transfection with dominant negative hTERT however, leads to moderate inhibition of osteogenic differentiation and a significant inhibition of adipogenic differentiation. Importantly, hTERT transfection does not effect the BMSC phenotype or the expression of MSC associated molecules including Oct4, Nanog, Lin28 and Sox4.
In conclusion, hTERT transfection may have the advantage of transiently preventing senescence of MSC/BMSC without affecting their phenotype and functions and does not lead to transformation or immortalization of these cells. This suggests that transient adenovirus transfection of MSC/BMSC with hTERT may have a potential therapeutic application. This assumption will require further validation in extended studies beyond this diploma work.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
microenvironment stromal cells mesynchymal stem cells hTERT transfection
Schlagwörter
(Deutsch)
Stromazellen Microenvironment mesenchymalen Stammzellen hTERT Transfection
Autor*innen
Ekaterina Brynzak
Haupttitel (Englisch)
Selective targeting of tumor cells and protection of mesenchymal stem cells
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
62 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Thomas Decker
AC Nummer
AC09419401
Utheses ID
14499
Studienkennzahl
UA | 441 | | |