Entwicklung eines Mikrogel basierenden menschlichen Rückenmarkmodells aus regulierten Polyphosphoestern

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Laura De Laporte
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 568994582

Das Projekt Spinal MMORPHOS zielt darauf ab, ein in-vitro-Rückenmarksgewebemodell zu entwickeln, um ein Modell für Rückenmarksverletzungen mit verschiedenen Komplexitätsgraden zu etablieren, das als Grundlage dient, um unsere bereits patentierte regenerative Therapie ‘Anisogel‘ ex vivo zu testen. Um dies zu erreichen, werden wir eine Polyphosphoester (PPE)-basierte molekulare Plattform entwickeln, um sphärische oder stäbchenförmige Mikrogele mit kontrollierten mechanischen und (bio)chemischen Eigenschaften, Degradierungsraten und magnetischer Reaktionsfähigkeit unter Verwendung von parallelisierter Tröpfchen-basierter Mikrofluidik herzustellen. Diese Mikrogele werden durch induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs) verknüpft, um ein 3D-Konstrukt aus mikroporösen, verbundenen Partikeln (MAP) für das Gewebewachstum zu schaffen. Die Eigenschaften der PPE-Copolymere können während der Synthese variiert werden (z.B. Architektur, Molekulargewicht, funktionelle Gruppen), um später die Mikrogeleigenschaften zu steuern, die für die Bildung des MAP-Gerüsts und seine Interaktion mit Zellen ausschlaggebend sind. Da viele Parameter variabel sind, wird eine Hochdurchsatz-Screening-Plattform, bestehend aus einem automatischen Pipettiersystem, einem Roboterarm, einem Inkubator und einem konfokalen Spinning-Disc-Mikroskop, eingesetzt. Wir werden eine Vielzahl an Kombinationen von verschiedenen PPE-Mikrogel-basierten MAPs und Zellkulturmedienbedingungen untersuchen, um die Expansion von Stammzellen und ihre Differenzierung zu Rückenmarkszelltypen zu analysieren. Außerdem beabsichtigen wir, das gerichtete Wachstum von Neuronen durch den Einsatz magnetisch responsiver Mikrogele gezielt zu unterstützen. Die Funktionalität der gebildeten Gewebemodelle wird überprüft, indem ihre Fähigkeit zur Übertragung elektrischer Signale analysiert wird. Darüber hinaus werden wir untersuchen, welche Porosität die Diffusion von Sauerstoff und Nährstoffen in den millimetergroßen Konstrukten gewährleistet und ob das Mikrogelnetzwerk abgebaut und durch neu gebildete, perfusionsfähige Blutgefäße ersetzt werden kann. Ausgewählte Parameter werden dann weiterverwendet, um ein größeres Rückenmarkmodell zu schaffen, das die Dimensionen eines Ratten-Rückenmarksegments nachahmt, um schließlich ein Rückenmarksverletzungsmodell zu erhalten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Belgien
• Partnerorganisation: Fonds National de la Recherche Scientifique - FNRS
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Christine Jérôme