Stem cells and phenotype specification in neural lineage development - Regulation of growth and differentiation in human stem cell systems

• Applicant: Professor Dr. Jan Pruszak
• Subject Area: Molecular Biology and Physiology of Neurons and Glial Cells
• Term: from 2011 to 2017
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 188562905

• Final Report Year: 2018

Final Report Abstract

Ziele der geförderten Forschungsarbeiten waren: (1.) die umfassende Charakterisierung humaner neuraler Oberflächenantigene (CD-Moleküle); (2.) die Durchführung funktionaler Studien hinsichtlich von in Zell-Zell-Interaktionen involvierten Signalwegen von Bedeutung für die neurale Differenzierung humaner pluripotenter Stammzellen; (3.) die experimentell-biomedizinisch Anwendung der gewonnenen Erkenntnisse für neurologische Fragestellungen. Insgesamt ergaben die durch die zugesprochene Förderung ermöglichten Arbeiten eine erste umfassende Kartierung humaner neuraler Oberflächenantigene und konnten beispielsweise dem sogenannten Hippo/YAP-TAZ-Signalweg eine neuartige Rolle in der neuralen Zelldifferenzierung zuschreiben. Auf Ebene der biomedizinischen Anwendung konnten die identifizierten Oberflächenmolekül-basierten Codes bereits erfolgreich zur Isolation neuraler Subpopulationen für Studien krankheitsspezifischer Stammzelllinien sowie in experimentell-translationalen Ansätzen mit dem Ziel der künftigen neuralen Zelltherapie eingeschlossen werden. Eine zusätzliche neue Forschungslinie ergab sich aufgrund vielversprechender Daten im Bereich der oberflächenmolekül-vermittelten zellulären Interaktionen des Neuroblastoms. Unser wissenschaftliches Bestreben ist es, die in Immunologie, Onkologie und Hämatologie selbstverständliche Vielseitigkeit und Detailliertheit der zellulären Auflösung anhand von Oberflächenantigen-Codes auch in neurobiologischer Grundlagenforschung, neuraler Stammzellbiologie und Pathophysiologie verfügbar und nutzbar zu machen. Die im DFG Emmy-Noether-Programm geförderten Arbeiten legten einen notwendigen Grundstein dazu.

Publications

• Lessons from the embryonic neural stem cell niche for neural lineage differentiation of pluripotent stem cells. Stem Cell Reviews and Reports 2012; 8:813-829
  Solozobova, Valeriya; Wyvekens, Nicolas & Pruszak, Jan
  
• Stem cells and Parkinson's disease. Encyclopedia of Molecular Cell Biology and Molecular Medicine 2012
  E. Lane, M. Sundberg, J.Pruszak
  
• Combined flow cytometric analysis of surface and intracellular antigens reveals surface molecule markers of human neuropoiesis. PLoS ONE 2013; 8: e68519
  Turaç, Gizem; Hindley, Christopher J.; Thomas, Ria; Davis, Jason A.; Deleidi, Michela; Gasser, Thomas; Karaöz, Erdal & Pruszak, Jan
  
• Survival and functional restoration of human fetal ventral mesencephalon following transplantation in a rat model of Parkinson's disease. Cell Transplantation 2013; 22:1281-1293
  Rath, Anika; Klein, Alexander; Papazoglou, Anna; Pruszak, Jan; Garcia, Joanna; Krause, Martin; Maciaczyk, Jaroslaw; Dunnett, Stephen B. & Nikkhah, Guido
  
• iPSC-derived neurons from GBA1-associated Parkinson’s disease patients show autophagic defects and impaired calcium homeostasis. Nature Communications 2014; 5: 4028
  Schöndorf, David C.; Aureli, Massimo; McAllister, Fiona E.; Hindley, Christopher J.; Mayer, Florian; Schmid, Benjamin; Sardi, S. Pablo; Valsecchi, Manuela; Hoffmann, Susanna; Schwarz, Lukas Kristoffer; Hedrich, Ulrike; Berg, Daniela; Shihabuddin, Lamya S.; Hu, Jing; Pruszak, Jan; Gygi, Steven P.; Sonnino, Sandro; Gasser, Thomas & Deleidi, Michela
  
• Neural deletion of Tgfbr2 impairs angiogenesis through an altered secretome. Human Molecular Genetics 2014; 23: 6177-6190
  Hellbach, Nicole; Weise, Stefan C.; Vezzali, Riccardo; Wahane, Shalaka D.; Heidrich, Stefanie; Roidl, Deborah; Pruszak, Jan; Esser, Jennifer S. & Vogel, Tanja
  
• Neural surface antigens - from basic biology towards biomedical applications. Elsevier Science & Technology, Academic Press 2015
  J. Pruszak (Ed.)
  
• The Hippo pathway member YAP enhances human neural crest cell fate and migration. Scientific Reports 2016; 6:23208
  Hindley, Christopher J.; Condurat, Alexandra Larisa; Menon, Vishal; Thomas, Ria; Azmitia, Luis M.; Davis, Jason A. & Pruszak, Jan
  
• Surface marker profiling of SH-SY5Y cells enables small molecule screens identifying BMP4 as a modulator of neuroblastoma differentiation. Scientific Reports 2017; 7:13612
  Ferlemann, Fraua Christina; Menon, Vishal; Condurat, Alexandra Larisa; Rößler, Jochen & Pruszak, Jan
  
• The CD24 surface antigen in neural development and disease. Neurobiology of Disease 2017; 99:133-144
  Gilliam, Daniel T.; Menon, Vishal; Bretz, Niko P. & Pruszak, Jan