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B4: Endothelzellen im Scherfeld


Glasmacher, Birgit, Prof. Dr.-Ing.
, deutsch

Institut für Mehrphasenprozesse/Zentrum für Biomedizintechnik

Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover



Das gesteckte Ziel des Teilprojekts B4 war es, den Einfluss von Scherkräften auf Endothelzellen zu untersuchen, wie sie in unterschiedlichen physiologischen oder pathologischen Strömungssituationen im Organismus vorkommen. Die Hauptaufgabe bestand zunächst darin, ein geeignetes Testsystem zu entwickeln. Dafür wurde das Prinzip eines Kegel-Platte-Rheometers, mit welchem eine gleichförmige Schubspannung auf einer kreisförmigen Platte appliziert werden kann, als Bioreaktor für sechs Zellkulturschalen ausgeführt. In diesem Bioreaktor kann die Temperatur, die Begasung mit CO2, O2 und N2, sowie die Scherkraft in den sechs einzeln ansteuerbaren Messzellen geregelt werden. Die Ausführung als funktionelles, kompaktes und im Laboralltag handhabbares System das auf einem Laser-Scanning-Mikroskop betrieben werden kann, konnte in Kooperation mit den Projektpartnern der unterschiedlichen Fachdisziplinen genutzt werden. Der Reaktor wurde mit verschiedenen Methoden auf seine Strömungsdynamik validiert. Nach der Etablierung des Schersystems konnten erfolgreich experimentelle Untersuchungen zur zellulären Adhärenz verschiedener Endothelzelllinien im Vergleich zur „Flow Chamber“ an unterschiedlichen Proteinbeschichtungen, zur strömungsabhängigen Aufnahme von Nanopartikeln mithilfe einer eigens entwickelten Software und vor allem zur scherkraftabhängigen Expression unterschiedlicher Gene durchgeführt werden. Hier konnte gezeigt werden, dass die Expression wichtiger Wachstumsfaktoren, wie BMPR2, GDF15, VEGF-A, VEGF-R, p38, p13, Ang2 und OPN, in Endothelzellen von der Höhe der Scherkräfte abhängig ist.Zusätzlich zur Etablierung dieses neuartigen Modellsystems zur Erforschung von vaskulären Endothelfunktionen wurden in B4 in Kooperation mit den Teilprojekten Q2 und A4 Toxizitätsuntersuchungen, Endozytoseassays und Stammzelldifferenzierungen durchgeführt.