Entwicklung einer Technologieplatform zur Verbesserung der Überlebensfähigkeit von Zelltransplantaten für die Anwendung im Gehirn

• Antragsteller: Ben Newland, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 320041273

Ein zentrales Merkmal vieler neurodegenerative Erkrankungen, wie beispielsweise Morbus Parkinson, besteht im Absterben spezifischer Neuronen in einer räumlich begrenzten Gehirnregion. Ein möglicher Ansatz, um verlorene Gewebefunktionen wiederherzustellen, besteht daher in einer Zellersatztherapie der betroffenen Neuronen. Mit der stark verbesserten Zugänglichkeit zu potenten Zellquellen (bspw. von induziert pluripotenten Stammzellen abgeleiteten Neuronen) rückt die geringe Überlebensrate der transplantierten Zellen als Flaschenhals des Transplantationsprozesses in den Fokus der Forschung: Die gegenwärtig erreichten Überlebensraten von kleiner 10% für fetales Gewebe und die nochmals deutlich niedrigeren Raten für stammzellbasierte Verfahren stellen derzeitig das größte Hindernis für eine erfolgreiche Weiterentwicklung derartiger Therapieansätze dar. Das Ziel dieses von der DFG geförderten Projektes (Ref: NE2052/2-1) besteht daher in der Entwicklung von Biomaterialien, die das Überleben der Zellen nach Transplantation verbessern. Obwohl vorangegangene Arbeiten zeigen, dass im Zentrum des Transplantats ein drastischer Sauerstoffmangel (Hypoxie) herrscht, konnten wir im Verlauf der bisherigen Projektlaufzeit nachweisen, dass Stammzellen unter diesen Bedingungen dennoch gut überleben können. Wir vermuten, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass die Zellen auf anaerobe Atmungswege ausweichen. Darüber hinaus konnten wir im Rahmen des laufenden Projekts zeigen, dass Glukose einen weitaus kritischeren Faktor für das Überleben der Zellen darstellt. Dennoch sind bis heute keine Biomaterialien verfügbar, die Glukose freisetzen. Daher sollen die Synthese und Charakterisierung solcher Materialien im Mittelpunkt des zweiten Bearbeitungszeitraums (Fortsetzungsantrag) stehen. Die Materialien sollen auf der Verkapselung von Glukose in biologisch abbaubaren Netzwerke aus Poly(β-aminoestern) basieren. Mittels tropfenbasierter Mikrofluidik (Flussfokussierung) sollen monodisperse Mikropartikel erzeugt werden, die durch Nadeln mit sehr kleinen Durchmessern injiziert werden können. Auf Empfehlung von Dr. Burkhard Jahnen wurde der ursprünglich eingereichte Projektantrag (vier Jahre Fördermittel) überarbeitet und mit einer verkürzten Laufzeit von zwei Jahren und Option auf Verlängerung um weitere zwei Jahre neu eingereicht. Der Student, der an diesem Projekt arbeitet, war sehr fleißig und produktiv (arbeitet bereits als Erstautor an einem Manuskript). Mit den beantragten Fördermitteln könnte er seine Dissertation um den wichtigen oben beschriebenen Aspekt ergänzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Kooperationspartnerin: Meng Li