Detailansicht

Characterization and differentiation of cardiovascular progenitor cells

Harmen Auner

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Zentrum für Molekulare Biologie

Betreuer*in

Georg Weitzer

Volltext herunterladen
Volltext in Browser öffnen

DOI

10.25365/thesis.24426

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29834.36915.421066-5

Link zu u:search

(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Die Behandlung von kardiovaskulären Erkrankungen mittels regenerativer Stammzelltherapie ist eine vielversprechende, neue medizinische Heilungsmethode und Gegenstand zahlreicher Forschungsprojekte. Um eine gerichtete Differenzierung von Stammzellen zu Herzzellen zu ermöglichen, ist es dabei von großer Bedeutung herauszufinden, welche Faktoren dafür verantwortlich sind und welche Signalwege in der Zelle aktiv sind. Herz-Vorläuferzellen würden hierbei im Vergleich zu pluripotenten Stammzellen die gezielte Differenzierung zu Kardiomyocyten erheblich vereinfachen. Mit einer neuen Methode wurden kardiovaskuläre Vorläuferzellen (CVPCs) aus dem Herzgewebe neonataler Mäuse isoliert und auf Feeder Zellen kultiviert. CVPCs konnten unter den gleichen Bedingungen wie embryonale Stammzellen der Maus (mESC) kultiviert werden. Wie bei mESC wurde eine hohe Fähigkeit zur Selbsterneuerung und zum Verbleib im undifferenzierten Zustand der CVPCs bei der kontinuierlichen Kultivierung über 60 Passagen festgestellt. Der Stammzellcharakter der CVPCs wurde auch durch den Nachweis der Expression der stammzellspezifischen Transkriptionsfaktoren Oct3/4, Sox2 und Nanog mittels Reverser-Trankriptase Polymerase Kettenreaktion (RT-PCR) demonstriert. In vitro Experimente in Kultur mit hängenden Tropfen, die ähnlich zu Embryoid Body Experimenten mit mESC durchgeführt wurden und bei denen sich sogenannte Cardiac Bodies bildeten, zeigten, dass CVPCs im Gegensatz zu mESC eine limitierte Potentialität besitzen, die auf kardiovaskuläre Zelltypen beschränkt ist. Es bildeten sich endodermale Zellen, glatte Muskelzellen und schlagende Kardiomyocyten. Das herzspezifische Protein Cardiac Troponin T konnte in den Cardiac Bodies mittels Immunfluoreszenz sichtbar gemacht werden. Auch in normaler Zellkultur zeigte sich, dass CVPCs autonom zu schlagenden Kardiomyocyten differenzieren. Mesodermale und herzspezifische Marker wurden während der Differenzierung hochreguliert. Die Differenzierung war dabei immer von der Zelldichte abhängig, was auf eine autokrine Regulierung der CVPCs hinwies. Secreted protein acidic and rich in cysteine (SPARC) ist ein Glykoprotein das während der Embryogenese vom parietalen Endoderm produziert wird. Wie RT-PCR Experimente zeigten, wird SPARC aber auch in CVPCs sowohl im undifferenzierten Zustand als auch in der differenzierten Zelle transkribiert. Zugabe von rekombinantem SPARC zu CVPC Kulturen verstärkte die spezifische Differenzierung der CVPCs zu Kardiomyocyten. Unter den gewählten Bedingungen wurde eine erhöhte Differenzierung der CVPCs zu Kardiomyocyten durch das Zytokin Leukemia Inhibitory Factor (LIF) ausgelöst. Bone morphogenetic factor 2 (BMP2), ein Zytokin der transforming growth factor beta (TGFβ) Superfamilie, inhibierte die Kardiomyogenese in CVPCs. Spezifische Inhibierung der Glykogen Synthase Kinase 3 α und β (GSK3) ein negativer Regulator des WNT Signalweges verhinderte eine Differenzierung der CVPCs.

Abstract

(Englisch)

The treatment of cardiovascular disease with regenerative stem cell therapy is a promising new field of medical science. To achieve a targeted differentiation of stem cells to heart cells, it is mandatory to understand which factors are responsible and which signalling pathways are regulated. The ability to isolate, cultivate and handle cardiovascular progenitor cells would ease directed heart-specific differentiation. By using a new method, cardiovascular progenitor cells (CVPCs) were isolated from heart tissue of neonatal mice and cultivated on feeder cells. CVPCs could be cultivated exactly like mouse embryonic stem cells (mESCs). Like in mESCs, the property of self renewal and to remain undifferentiated was observed in CVPCs during continuous propagation over 60 passages. Stem cell characteristics were demonstrated by detection of expression stem cell specific transcription factors Oct3/4, Sox2 and Nanog by reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR). In vitro experiments in hanging drop culture, which were done exactly as in embryoid body experiments showed multipotency in CVPCs which is restricted to cardiovascular cells. Endodermal cells, smooth muscle cells and contracting cardiomyocytes were observed. Cardiac troponin T positive filaments were visualized by immunofluorescence. Differentiation experiments in common cell culture confirmed that CVPCs differentiate to cardiomyocytes autonomously. Mesodermal and heart specific markers were upregulated during differentiation. Differentiation was always dependent on cell density, indicating autocrine regulation. Secreted protein acidic and rich in cysteine (SPARC) is a glycoprotein which is secreted by parietal endoderm during embryogenesis. RT-PCR revealed that SPARC is also expressed in CVPCs in their undifferentiated and differentiated state. Under the chosen specific conditions, administering SPARC and administering the cytokine leukemia inhibitory factor (LIF) promoted the specific differentiation of CVPCs to cardiomyocytes. The cytokine bone morphogenetic factor 2 (BMP2) which belongs to the transforming growth factor β (TGF-β) super-family inhibited cardiomyogenesis in CVPCs. Specific inhibition of glycogen synthase kinase 3 α and β (GSK3 α/β), a negative regulator of the Wnt-pathway prevented differentiation of CVPCs.

Autor*innen

Harmen Auner

Haupttitel (Englisch)

Characterization and differentiation of cardiovascular progenitor cells

Paralleltitel (Deutsch)

Charakterisierung und Differenzierung von Kardiovaskulären Progenitorzellen

Publikationsjahr

2012

Umfangsangabe

86 S.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Georg Weitzer

Klassifikationen

42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,

42 Biologie > 42.15 Zellbiologie ,

42 Biologie > 42.23 Entwicklungsbiologie

AC Nummer

AC11071537

Utheses ID

21835

Studienkennzahl

UA | 490 | | |

Detailansicht

Abstracts

Schlagwörter