Mineralisierte Kryogele zur Nachbildung der Knochenmark-Mikroumgebung bei akuter myeloischer Leukämie

• Antragstellerin: Valentina Magno, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 557533144

Das vorgeschlagene Projekt zielt darauf ab, ein innovatives mineralisiertes makroporöses Kryogel-Modell für die In-vitro-Kultur von Zellen der akuten myeloischen Leukämie (AML) zu entwickeln und zu validieren, das die trabekuläre Struktur des spongiösen Knochens nachbildet und die zellfreie Mikroumgebung der endostealen Nische imitiert. Basierend auf einem hochmodularen Poly(ethylenglycol) (PEG)-sulfatierten Glykosaminoglykan (sGAG)-Netzwerk wird das Modell feinabgestimmte und langanhaltende Gradienten von AML-relevanten Zytokinen bereitstellen und damit erhebliche Verbesserungen gegenüber bestehenden Ansätzen bieten. Darüber hinaus wird das Modell dank eines definierten Mineralisierungsansatzes die natürliche Mineralgröße und -zusammensetzung des Endosteums nachahmen, was die Untersuchung der Rolle von Calcium bei der Regulation des Schicksals und der Funktion leukämischer Stammzellen ermöglicht. Schließlich werden zur Erhöhung der physiologischen Relevanz AML-Zellen in dezellularisierten Kryogelen kultiviert, die aus AML-mesenchymalen Stromazellen (MSCs) gewonnen wurden, um die native Knochenmark-Mikroumgebung eng zu imitieren und eine Grundlage für patientenspezifische präklinische Medikamententests zu schaffen. Die wichtigsten Ziele lassen sich wie folgt zusammenfassen: 1) Entwicklung von konstruierten endostealen Nischen unter Verwendung mineralisierter Kryogele (mCRYOs), um die Rolle knochenähnlicher Mineralien und langanhaltender Zytokingradienten (IL-6, SDF-1) bei der Unterstützung der Selbsterneuerung und des Überlebens von AML-Zellen zu untersuchen. 2) Schaffung einer realistischeren AML-Mikroumgebung durch die Verwendung von ECM-funktionalisierten, dezellularisierten Kryogelen (dmCRYOs), die aus MSCs von AML-Patienten und gesunden Spendern gewonnen wurden. Analyse der Rolle der ECM bei der Beeinflussung des Verhaltens von AML-Zellen. 3) Validierung der entwickelten Kryogele als Plattformen für Medikamententests durch Bewertung der Reaktion von AML-Zellen auf Chemotherapeutika, wobei der Fokus auch darauf liegt, wie IL-6 und SDF-1 die Behandlungsergebnisse beeinflussen. 4) Untersuchung der Rolle von Knochenmineralien und Calciumsignalen bei der Chemotherapie-Resistenz durch Kombination von Standardmedikamenten mit Inhibitoren der Calciumsignale, um die Wirksamkeit der Behandlung zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Professorin Manja Wobus