Forschung

HUMAN PLACENTA Collagen-I von THT Biomaterials GmbH ist ein neuartiges Biomaterial, das aufgrund seiner menschlichen Herkunft die nachgelagerten Einschränkungen verringert, die mit der Verwendung tierischer Materialien in der Forschung verbunden sind. Obwohl sich gezeigt hat, dass die intrinsische Fibrillogenesekapazität von THT HUMAN PLACENTA Collagen-I für 2D-Beschichtungsanwendungen ausreichend ist, ist seine Polymerisationsfähigkeit für die Bildung stabiler 3D-Hydrogelstrukturen, die für physiologisch relevante Zellkulturstrategien unverzichtbar sind, begrenzt. In dieser Hinsicht verfügt das Forschungslabor von Prof. Cornelia Kasper von der Universität für Bodenkultur Wien BOKU über die notwendige Expertise, um THT bei der Anpassung der mechanischen Eigenschaften von HUMAN PLACENTA Collagen-I zu unterstützen, um stabile und funktionelle Hydrogele zu erhalten. Das Forschungslabor von Prof. Cornelia Kasper schlägt vor, das MENSCHLICHE PLAZENTA-Kollagen-I mit Methacrylatgruppen zu funktionalisieren, eine gängige Strategie zur Modifizierung verschiedener Proteine ​​oder zuckerbasierter Biopolymere. Das Vorhandensein von Methacrylatgruppen ermöglicht die Einführung kovalenter Bindungen bei UV-Bestrahlung in Gegenwart von Photoinitiatoren und bildet so Hydrogele, die anschließend für verschiedene 3D-Anwendungen verwendet werden können. Das neu funktionalisierte Produkt (HUMAN PLACENTA Collagen-I-Methacrylat) wird das THT-Portfolio erweitern und seinen unkomplizierten Einsatz für Kunden ermöglichen, die in verschiedenen biologischen 3D-Anwendungen wie 3D-Zellkultur (z. B. Organoidkultur), Lab-on-a-Chip, Bioprinting usw. arbeiten erweitern somit die derzeitige Anwendbarkeit von HUMAN PLACENTA Collagen-I. Bezeichnenderweise kann das geplante Biomaterial auch als gebrauchsfertige Biotinte für trendige Technologien wie den lichtbasierten 3D-Biodruck verwendet werden. Neben möglichen Veröffentlichungen und Co-Autoren-Abstracts können die THT und die Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) möglicherweise geistiges Eigentum an HUMAN PLACENTA Collagen-I-Methacrylat erhalten, was für beide Projektpartner einen Mehrwert schafft. Sollte der Innovationscheck aus irgendeinem Grund abgesagt werden, behält sich die BOKU das Recht vor, die zwischenzeitlich erbrachten Leistungen in Rechnung zu stellen.

Arthrose (OA) stellt in der heutigen Gesellschaft eine erhebliche gesellschaftliche und wirtschaftliche Belastung dar. Trotz der enormen Entwicklungen im Bereich des Gelenkknorpelgewebe-Engineerings (AC TE) im letzten Jahrzehnt war keiner der TE-basierten Ansätze in der Lage, den Knorpel auf das Niveau nativen Gewebes zu regenerieren. Das etablierte Paradigma von AC TE beinhaltet den Einsatz undifferenzierter MSCs in Kombination mit 3D-Gerüsten/Hydrogeln und geeigneten Wachstumsfaktoren, um die chondrogene Differenzierung von Zellen und die Ablagerung von ECM-Komponenten wie Kollagen und Glykosaminoglykanen zu induzieren. Sobald in vitro erfolgreich Gewebe gebildet wurde, können künstlich hergestellte Knorpeltransplantate in vivo in großen Tiermodellen untersucht werden, um die Sicherheit und Wirksamkeit solcher Transplantate zu bewerten. Leider versagen viele Transplantate in vivo, was auf die allgemeine Ungeeignetheit und Unreife der künstlich hergestellten Gewebe hinweist, um in der mechanisch anspruchsvollen Umgebung des Gelenks in vivo zu funktionieren. Noch wichtiger ist, dass es keinen Anreiz gibt, erfolglose Studien zu veröffentlichen oder zur Veröffentlichung einzureichen, was darauf hindeutet, dass die Zahl der fehlgeschlagenen Studien mit großen Tiermodellen erheblich höher sein könnte. Daher besteht Bedarf an neuartigen Strategien zum Screening und Identifizieren von in vitro hergestellten Knorpeltransplantaten, die in vivo höhere Erfolgsaussichten haben. Dieser Ansatz würde nicht nur die Erfolgsquote solcher Studien erhöhen, sondern auch ein großes Potenzial zur Reduzierung der Anzahl der in solchen Studien verwendeten Tiere bieten. In diesem Zusammenhang gibt es Hinweise darauf, dass chondrogen differenzierende MSCs in späteren Differenzierungsstadien anabol auf mechanischen Stress reagieren, indem sie ECM-Komponenten wie Glykosaminoglykane produzieren. Interessanterweise ist die Differenzierung von MSCs auch mit Stoffwechselveränderungen verbunden, bei denen die Glykolyse mit fortschreitender Reifung reduziert und die oxidative Phosphorylierung verstärkt wird. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer Plattform, mit der solche Stoffwechselveränderungen durch die Probenahme von Metaboliten innerhalb und außerhalb der sich entwickelnden Knorpeltransplantate beurteilt werden können, um Aussagen über die Reife zu treffen. Durch die Einrichtung einer solchen Plattform wäre zusätzlich zu den häufig verwendeten biochemischen und histologischen Techniken innerhalb von AC TE eine zusätzliche Anzeige verfügbar, die eine fundiertere Entscheidungsfindung vor einem In-vivo-Übergang eines potenziellen Knorpeltransplantats ermöglichen würde.

Es gibt zahlreiche Belege für den Zusammenhang zwischen Gestationsdiabetes Melitus (GDM) in der Gebärmutter und Übergewicht der Nachkommen sowie der Entwicklung von Stoffwechselkrankheiten im späteren Leben. Experimentelle Belege zeigen, dass GDM die DNA-Methylierung von Plazenta- und Fetalzellen verändert. Außerdem verändert GDM die Funktion von mesenchymaler Stammzellen aus der Nabelschnur. Über die Auswirkungen von GDM auf die Programmierung von MSC und MSC-abgeleiteten Adipozyten und die daraus resultierende Adipozyten(dys)funktion ist bisher jedoch nichts bekannt. Das vorgeschlagene Projekt zielt darauf ab, diese Wissenslücke zu schließen und herauszufinden, ob GDM in der Schwangerschaft die Veranlagung zu Fettleibigkeit und dysfunktionalem Fettgewebe bei den Nachkommen durch epigenetische Programmierung der fetalen MSC prägt. Hypothese: Die intrauterine GDM-Umgebung programmiert fetale MSC um und verändert ihre Funktion und Differenzierungsfähigkeit. Diese Programmierung beeinflusst die Adipogenese und die von Stammzellen abgeleiteten Adipozyten hinsichtlich parakriner Aktivität, Lipidzusammensetzung und Insulinresistenz. Das Hauptziel dieses Projekts ist es, die Programmierungseffekte von GDM auf neonatale MSC und die daraus resultierende unterschiedliche Adipogenese und Adipozytenfunktion aufzudecken. Insbesondere wollen wir die Auswirkungen des mütterlichen GDM auf die MSC und auf die differenzierten, von MSC abgeleiteten Adipozyten in Bezug auf die DNA-Methylierung, das Sekretom und seine Auswirkungen auf die Angiogenese, die Lipid- und Gangliosidzusammensetzung und die Insulinresistenz bestimmen.