CIRM/BMBF RFA 13-05: Extrakorporales Leberunterstützungssystem basierend auf humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (EKLIPS) - Teilvorhaben: Expansion humaner induzierter pluripotenter Stammzellen (hiPSC) in 3D-Bioreaktoren

Humane induzierte pluripotente Stammzellen (hiPSC) bieten aufgrund ihrer Fähigkeit zur unbegrenzten Vermehrung und zur Differenzierung in alle Zelltypen des menschlichen Körpers (Pluripotenz) eine hervorragende Aussicht als Zellquelle für die Entwicklung zellbasierter Lebertherapien. Bisher stehen jedoch keine geeigneten Methoden für die Herstellung der notwendigen Zellmengen nach klinischen Anforderungen zur Verfügung. Die Faktoren, die der Vermehrung der Zellen unter Erhalt ihrer Pluripotenz zugrunde liegen, sind noch nicht vollständig geklärt. Im Rahmen des Teilprojektes der Charité soll die Expansion humaner induzierter pluripotenter Stammzellen in 3D-Bioreaktoren untersucht werden. Hypothese des Projektes ist, dass die Mikroumgebung der Zellen in Kombination mit löslichen Signalen und Zell-Zell-Kontakten für das Zellwachstum entscheidend ist, und dass eine gezielte Steuerung des Vermehrungsprozesses durch die Beeinflussung dieser Faktoren möglich ist. Zur Überprüfung der Hypothese soll die vom Partner SCS entwickelte 3D-Bioreaktortechnologie eingesetzt werden, welche eine Hochdichtekultur der Zellen bei kontinuierlicher Mediumperfusion und Oxygenierung ermöglicht. In dem Kultursystem sollen mögliche Einflussfaktoren, wie Perfusionsbedingungen und Kulturmediumzusätze auf das Vermehrungsverhalten von hiPSC analysiert werden. Weiterhin soll eine mögliche Förderung des Zellwachstums durch regelmäßige enzymatische Dissoziation der Zellaggregate untersucht werden. Die Zellquantifizierung und Analyse ihres Differenzierungszustandes soll anhand biochemischer, histologischer/ immunhistochemischer, und molekularbiologischer Methoden erfolgen. Auf Basis der Ergebnisse aus den Untersuchungen im Labormaßstab sollen mögliche kritische Faktoren für die Zellexpansion im größeren Maßstab, wie Nährstoff- und Sauerstoffversorgung, sowie Enzyminkubations-bedingungen, analysiert werden.