Forschungsschwerpunkte & Kooperationspartner

An dieser Stelle geben wir einen Überblick über die Forschungsschwerpunkte der AG Seifert. Selbstverständlich ist hier nur ein Teil unserer Arbeit dargestellt.

Zell- und Gewebe-Transplantate sind in vielen Bereichen der Medizin Hoffnungsträger für einen Ersatz oder die Regeneration von geschädigtem Gewebe. Man versucht dabei bevorzugt autologe Zellen zu verwenden, die häufig jedoch vor ihrer Anwendung in der Zellkultur ex vivo angereichert bzw. expandiert werden müssen. Allein die Kultivierung von primären Zellen führt jedoch zu einer Modifizierung und zur Aufnahme von Proteinen aus dem Kulturmedium und kann nach Implantation im Empfänger eine unerwünschte Immunreaktion auslösen. Auch Matrices, die zum Teil als Grundlage für die kultivierten Zellen dienen, sind oftmals immunologisch nicht innert.Weitaus problematischer wird es jedoch, wenn auch körperfremde (allogene) Zellen und Gewebe verwendet werden sollen. Das ist beispielsweise der Fall, wenn keine autologen Zellen zur Verfügung stehen oder eine schnelle Bereitstellung des Zell- oder Gewebematerials in Akutsituationen notwendig ist. Durch Unterschiede in den Haupthistokompatibilitäts (MHC) -Antigenen ist in jedem Fall mit einer deutlichen immunologischen Abstoßungsreaktion zu rechnen. Überlagert werden können diese spezifischen Immunprozesse noch durch eine Entzündungsreaktion am geschädigten Gewebe und den Prozess des Einbringens von Ersatzgewebe.

Basierend auf diesem Hintergrund setzen wir folgende Schwerpunkte:

1 - Immunmodulation primärer Endothelzellen für Gefäßersatzmaterialien

Für die Herstellung von englumigen Gefäßersatzmaterialien mit einer Besiedlung der Gefäßinnenseite durch primäre Endothelzellen verfolgen wir das Ziel, anstelle von autologen Endothelzellen künftig auch allogene Quellen zu verwenden. Entsprechende Untersuchungen erfolgen im Rattenmodell, wobei die primären Ratten-Aorten-Endothelzellen (RAEC) durch gezielte gentechnische Modifikation eine Defizienz an MHC Klasse I Molekülen aufweisen. Die Oberflächenexpression von MHC Klasse I wird dabei durch ein intrazelluläres Antikörperfragment (scFv) gegen Ratten-MHC Klasse I verhindert. In vitro konnte eine signifikante Hemmung von zellulären und humoralen Immunantworten gegenüber diesen MHC Klasse I-defizienten Endothelzellen nachgewiesen werden.

Künftige Versuche in einem in vivo Modell (Ratte) sollen das Überleben der allogenen MHC Klasse I defizienten Zellen auf einer azellularisierten Gefäßmatrix testen. Die Besiedlung der Zellen erfolgt sowohl statisch als auch in einem, in Kooperation mit der Firma ProBioGen entwickelten Gefäß-Reaktor unter pulsatilen Fließ-Bedingungen. Ein Monitoring der Zellen während der Besiedlung und nach der Transplantation mittels Fluoreszenzmarkern bzw. Markierung durch Magnetpartikel (Ferropharm GmbH,Teltow) wird getestet.

Kooperationen: ProBioGen AG (Berlin), Prof. Heike Mertsching (Frauenhofer IGB, Stuttgart), Prof. Roberto Nicosia (Veterans affairs Puget Sound Health Care System, Seattle, WA, USA)

2 - Immunogenität von Stammzellen und ihrer Derivate

Im Bereich der Stammzellforschung besteht Konsens darüber, dass die Immunogenität von applizierten allogenen Stammzellen und ihrer Abkömmlinge für den Erfolg der Zelltherapie eine große Rolle spielt. Wir haben uns dieser Thematik im Rattenmodell zugewandt und untersuchen durch verschiedene immunologische in vitro Testverfahren, inwieweit zelluläre und humorale Immunprozesse durch verschiedene zelluläre Differenzierungsstadien induziert werden. Insbesondere liegt ein Schwerpunkt auf der Immunogenitätstestung von endothelialen Stammzellvorläufern und deren Derivaten.

Erste Daten wurden hierbei mit „Ratten-Embryonic–like“ Stammzellen und ihren differenzierten Abkömmlingen generiert. Die ursprünglichen Stammzelllinien entstammen einer Kooperation mit Prof. Michael Bader (MDC, Berlin).

Weiterhin werden auch Untersuchungen mit einem anderen adulten Stammzelltyp, den Mesenchymalen Stammzellen (MSC), durchgeführt. Hierbei interessiert uns insbesondere die Untersuchung der immunmodulatorischen Kapazität dieser Zellen. Die Rolle der MSC in Transplantationsmodellen bzw. Autoimmunmodellen soll zukünftig untersucht werden.

Kooperationen: Prof. Michael Bader (MDC Berlin) Prof. Josef Priller (Charité-Universitätsmedizin Berlin, Experimentelle Neurologie, Labor für Molekulare Psychiatrie) Dr. Ing. Grit Kasper (Centrum für Muscoskeletale Chirugie, Charité-Universitätsmedizin Berlin, CVK)

3 - Untersuchung der humanen Immunantworten gegenüber xenogenen Matrixmolekülen

Ein aktuelles Konzept zur Herstellung von Herzklappenersatz besteht in der Azellularisierung von xenogenen Matrices und deren nachfolgender Besiedlung mit autologen Zellen. Bei ersten Untersuchungen im Tiermodell in vivo wurden ischämische Nekrosen beobachtet, die unter anderem auf immunologische/inflammatorische Reaktionen gegenüber den Proteinen der Extrazellulären Matrix (ECM) zurückzuführen sind. Es ist deshalb von großem Interesse die verschiedenen Komponenten einer xenogenen (z.B. porcinen) Matrix, wie beispielsweise Kollagen und Elastin, auf die Induktion von Immunreaktionen zu analysieren. In verschiedenen in vitro Testsystemen werden sowohl T-Zell-, als auch B-Zell-vermittelte Prozesse näher analysiert.

Kooperationen: Prof. Ulrich Stock (Universität Tübingen)

 

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