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Stammzellforschung an der Technischen Universität Dortmund

Die TU Dortmund weist mit ihrem Profilbereich „Chemische Biologie und Biotechnologie“ einen Forschungsschwerpunkt in den Bio- und Lebenswissenschaften auf. Innovationen in diesem Bereich hängen wesentlich vom Verständnis der molekularen Zusammenhänge biologischer Prozesse und von der Entwicklung neuer molekularer Werkzeuge ab. Vor diesem Hintergrund kooperieren die Fakultäten CCB (Fakultät für Chemie und Chemische Biologie), BCI (Fakultät für Bio- und Chemieingenieurwesen), das Dortmunder Max-Planck-Institut für molekulare Physiologie, die Leibniz-Institute für Analytische Wissenschaften (ISAS) und Arbeitsforschung (IfADo) besonders eng miteinander.

Stammzell-basierte Technologien haben bereits vielfältigen Eingang in die moderne Arzneistoffentwicklung gefunden. Die Medizinische Chemie und die Chemische Biologie stellen viele wertvolle molekulare Werkzeuge, potenzielle Wirkstoffkandidaten und chemisch-motivierte Methoden zur Verfügung, die für die Grundlagenforschung und Translation Stammzell-basierter Technologien von Bedeutung sind. 

Die Stammzellforschung an der TU Dortmund steht im Einklang mit den Zielen des Zentrums für integrierte Wirkstoffforschung (ZIW). Das 2014 gegründete ZIW fokussiert dabei auf die Translation innovativer, biowissenschaftlicher Ansätze aus der Grundlagenforschung in die Therapie von Erkrankungen des Menschen. Wichtige Partner sind neben der pharmazeutischen Industrie, kleine mittelständische Unternehmen, wie die Lead Discovery Center GmbH (LDC) und Taros Chemicals. In dieser deutschlandweit einmaligen Konstellation stellt das ZIW eine neue strukturbildende Maßnahme für NRW und Dortmund dar und stärkt so das Kompetenzfeld der Lebenswissenschaften in Nordrhein-Westfalen und im Besonderen im Ruhrgebiet.

Arbeits- und Nachwuchsgruppen:

Chemische Kontrolle der Kardiomyozyten-Differenzierung und -Regeneration

 

Aus Sicht des Medizinalchemikers ist die Entwicklung niedermolekularer Stammzellmodulatoren im Allgemeinen von großem Interesse, da diese den Raum therapeutisch wertvoller Zielstrukturen potenziell erweitern (= druggable target space). Wir erleben hier – im Sinne der therapeutischen Regeneration – einen möglichen Paradigmenwechsel in der klassischen Pharmakotherapie degenerativer und ischämischer Erkrankungen. Die durch niedermolekulare Wirkstoffe stimulierte in vivo-Regenerierung von geschädigtem, nicht-funktionalem oder vollständig verloren gegangenem Gewebe ist dabei von zentralem Interesse. 

In der BMBF-geförderten Nachwuchsgruppe von Dr. D. Schade an der Fakultät für Chemie und Chemische Biologie der TU Dortmund steht die Regeneration von Herzmuskelgewebe im Fokus der Arbeiten. Aktuelle Schwerpunkte stellen dabei die Identifizierung und Entwicklung von (bio)chemischen Werkzeugen, v.a. aber niedermolekulare Wirkstoffe, zur Modulation und Untersuchung später Phasen der Differenzierung und Regeneration von Kardiomyozyten dar. Dabei wird eine Assay-Plattform aus Hochdurchsatz-kompatiblen Differenzierungsassays von murinen embryonalen Stammzellen (mESCs) und humanen induziert-pluripotenten Stammzellen (hiPSCs) genutzt, um Hypothese-getriebene sowie Screening-basierte Ansätze zu verfolgen. Die Projekte sind sehr interdisziplinär ausgerichtet, so dass die Gruppe sowohl Methoden aus der (Stamm)Zellbiologie, Molekularbiologie, Biochemie, organisch-chemischen Synthese, dem in silico-Wirkstoffdesign und der in vitro-Pharmakokinetik nutzt. Insbesondere die Anbindung an das benachbarte Max Planck Institut mit seiner Screening-Abteilung (COMAS) erlaubt die Durchführung vieler translational ausgerichteter Vorhaben. Des Weiteren bestehen vielfältige Kooperationen zu verschiedenen rationalen du Screening-basierten Projekten der Wirkstoffentwicklung innerhalb NRWs, wie z.B. mit Prof. Dr. H. Waldmann (MPI Dortmund), Prof. Dr. D. Rauh (TU Dortmund), Dr. B. Greber (MPI Münster), Prof. Dr. B. Fleischmann (Uni Bonn) u.v.m. Weitere Informationen finden Sie unter www.ccb.tu-dortmund.de/schade

Synthese von Biohybridpolymeren als künstliche Stammzellnischen

 

Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. R. Weberskirch in der Fakultät für Chemie und Chemische Biologie beschäftigt sich mit der Entwicklung von bioaktiven Hydrogelmatrices als Trägermaterial für Stammzellen. Hierzu werden synthetische Hydrogele mit Hilfe moderner Polymerisationsverfahren aufgebaut, die mit weiteren Bestandteilen der extrazellulären Matrix modifiziert werden. Die so hergestellten Gele können sehr variabel bzgl. ihrer chemischen Zusammensetzung, Festigkeit und Funktionalität hergestellt werden. Neben einer physikalisch-chemischen Charakterisierung der Gele steht die Charakterisierung der Gele mit Hilfe neuraler Stammzellen im Fokus. In der AG Prof. A. Faissner (RUB) wird sowohl das Adhäsions- und Migrationsverhalten als auch die Differenzierung mit Hilfe verschiedener Assays charakterisiert. Während die erste Generation unserer Hydrogelmatrices insbesondere für 2D Zellkultivierungen geeignet ist, liegt der aktuelle Fokus auf der Entwicklung von Gelmatrices, die eine Einkapselung von Stammzellen ermöglicht und 3D Zellsuspensionen erzeugen können. Das primäre Ziel unserer Arbeiten ist es ein besseres Verständnis darüber zu erlangen, welche chemisch-physikalischen Eigenschaften der Gelmatrix das weitere zelluläre Verhalten der Stammzellen beeinflussen. Derartige Untersuchungen sind für die Entwicklung zukünftiger Therapieansätze von großer Bedeutung. Weitere Informationen finden Sie unter

http://www.ccb.tu-dortmund.de/fb03/de/Forschung/OC/Weberskirch/

Stammzellen zur Untersuchung zellulärer Morphogenese

 

Veränderungen der Zellform spielen eine zentrale Rolle in der funktionellen Spezialisierung von Stammzellen. Die Arbeitsgruppe von Dr. L. Dehmelt in der Fakultät für Chemie und Chemische Biologie untersucht die räumliche Organisation zellulärer Signalnetzwerke, welche die Form von Zellen kontrollieren. Schlüsselkomponenten dieser Netzwerke sind kleine GTPasen der Rho Familie. Diese Regulatoren kontrollieren die Dynamik filamentöser Proteine, welche die strukturelle Basis der Zellform bilden – das Zytoskelett. Ein besonderer Fokus der Arbeitsgruppe ist zu verstehen, wie die Zellform aus dynamischen Interaktionen zwischen dem Zytoskelett und diffundierenden Regulatoren entsteht. Stammzellen werden hierbei als Modellsysteme für strukturelle und funktionelle Spezialisierungen verwendet, insbesondere bezüglich der neuronalen Differenzierung – ein Prozess, welcher mit drastischen Zellformänderungen einhergeht. Um diese Prozesse zu studieren hat die Arbeitsgruppe High-Content Screening Technologien entwickelt um eine effiziente Inhibition von einzelnen Genen durch RNA-Interferenz mit der Quantifizierung von Zellformänderungen in der neuronalen Differenzierung von Stammzellen zu kombinieren. In Kollaboration mit der Gruppe von Prof. Dr. P. Nalbant (University Duisburg-Essen) wurde damit begonnen, die Rolle von Zytoskelett-Regulatoren in der Entwicklung der Zellkontraktion während der neuronalen und nicht-neuronalen Differenzierung zu studieren. Die Forschung der Arbeitsgruppe von Dr. L. Dehmelt ist daher essentiell, um ein fundamentales Verständnis und mögliche Therapieansätze für entwicklungsbedingte Krankheiten, wie z.B. neurologische Entwicklungsstörungen, zu entwickeln. Weitere Informationen finden Sie unter

http://www.mpi-dortmund.mpg.de/61312/Dehmelt

Ergänzende Informationen

Für weiterführende Informationen zu den Standorten und den jeweiligen Arbeitsgruppen klicken Sie bitte auf die Überschriften.