Molekulare und funktionelle Charakterisierung von Stamm- und Progenitorzellen der menschlichen Hornhaut

• Antragsteller: Professor Dr. Hannes Klump; Dr. Henning Thomasen, seit 2/2016
• Fachliche Zuordnung: Augenheilkunde
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 240204035

Bei vielen Erkrankungen der Augenoberfläche stellt die Stammzellinsuffizienz, die aus dem Verlust der epithelialen Stammzellpopulation der Hornhaut resultiert, ein charakteristisches Merkmal dar. In diesem Fall ist eine chirurgische Erneuerung der Stammzellpopulation durch Transplantation von humanen, im Rahmen eines Tissue-Engineering auf Amnionmembran (AM) expandierten, limbalen Stamm- und Progenitorzellen (LSPZ) auf die Hornhautoberfläche erforderlich. Eine Methode zur Züchtung von LSPZ auf AM wird in der Universitäts-Augenklinik Essen angewandt. Aus wenigen LSPZ, gewonnen aus einer autologen Limbusbiopsie, wird ein transplantationsfähiges Epithel erzeugt. Das Kultursystem ist frei von nicht humanen Substanzen und Zellen. Die Transplantation dieses Limbusepithels führt aber nur in rund 77% der behandelten Fälle zur Stabilisierung der Hornhautoberfläche. Es bleibt unklar, warum in ca. 23% der Fälle ein Transplantatversagen auftritt. Eine Erklärung ist die bisher fehlende aussagekräftige Qualitätsmessung des in vitro generierten Grafts und ein unvollständiges Verständnis der Interaktion der LSPZs mit ihrer Nische, die bei der Zellkultur durch die verwendete AM simuliert wird. Die Qualität der Zellkulturen sollte primär über den dauerhaften Erhalt der LSPZs in vitro definiert werden. Da bis heute ein eindeutiger Biomarker für LSPZs fehlt, wird zu deren Charakterisierung eine Kombination verschiedener Eigenschaften herangezogen. Das hier vorgestellte Projektvorhaben soll sowohl das Verständnis der Stammzellcharakteristika der LSPZs erweitern, als auch den Einfluss der Nische untersuchen. Ziel ist es die Qualität der Zellkultur zu verbessern. Subpopulationen von LSPZs sollen mittels Durchflusszytometrie aus limbalen Zellkulturen isoliert und funktionell charakterisiert werden. Anschließende Microarrayanalysen der so angereicherten Zellen sollen helfen Kandidatengene für limbale “Stemness“ zu finden. Deren Relevanz soll dann mittels ektoper Expression und funktioneller Analyse validiert werden. Durch die Verwendung von unterschiedlich aufbereiteter AM bei der Kultivierung der Zellen, sowohl intaktem als auch deepithelisiertem Gewebe, soll der Einfluss von Faktoren des amniotischen Epithels auf die Ausbildung der Charakteristika der LSPZ untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Daniel Meller, bis 2/2016