Zellbasierte Geweberegeneration
Der Fokus unserer Arbeitsgruppe liegt auf der Entwicklung funktionaler menschlicher Gewebe- und Organmodelle. Unser wissenschaftliches Interesse gilt insbesondere der Neurovaskulären Einheit und der Blut-Hirn-Schranke, der Bauchspeicheldrüse, dem Auge, der Haut sowie Gewebenischen.
Ziel der Forschung mit modellbasierter Geweberegeneration ist es, die komplexen Gewebe im gesunden Zustand zu verstehen, um diese Kenntnisse für die Untersuchung von Krankheitsprozessen und zur Regeneration von Geweben nutzbar zu machen. Beispiele dafür sind die Differenzierung von Stammzellen und anderen Zellen, Interaktionsstudien mit biologischen oder anderen Materialien und Immunzellen sowie Penetrations- und Infektionsstudien, bei denen untersucht wird, wie Erreger in Gewebe eindringen und Infektionen verursachen.
Darüber hinaus können diese Modelle als alternative Testsysteme in präklinischen Studien zur Wirkstoffevaluation und Entwicklung von Medikamenten oder Impfstoffen eingesetzt werden. Sie tragen daher bedeutend zur Umsetzung der 3R-Prinzipien bei Tierversuchen bei. 3R steht für Replace, Reduce, Refine. Man will also Tierversuche vermeiden, ihre Anzahl signifikant verringern oder deren Einsatz gezielt optimieren. Weiterhin helfen die Gewebemodelle, zukünftig zellbasierte Implantate als Alternative zu konventionellen therapeutischen Strategien einsetzbar zu machen.
Unsere Themen im Überblick
Auszeichnungen für Alternativen zu Tierversuchen
Physiologische Gewebemodelle stellen eine hochinteressante und wissenschaftlich anerkannte Alternative zu Tierversuchen dar. In diesem Zusammenhang erfuhren bereits einige unserer etablierten Testsysteme der zellbasierten Geweberegeneration als Ersatz für Tierversuche große öffentliche und wissenschaftliche Aufmerksamkeit: Zu nennen sind der Lush-Preis 2016, der EPAA 3Rs-Science-Preis 2018, der Hugo-Junkers-Preis 2020, der Felix-Wankel-Preis 2021 sowie der Ursula M.-Händel Preis 2022, welcher der Würzburger Initiative 3R (WI3R) von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) verliehen wurde. Er spiegelt den großen Erfolg des interdisziplinären Forschungsteams des Lehrstuhls für Tissue Engineering und Regenerative Medizin (TERM) und des Fraunhofer-Translationszentrums für Regenerative Therapien (TLZ-RT) wider.
Aktuelle Projekte
IM2PACT
Mitochondriale Funktion bei ADHS
Einfluss von bFGF auf Pankreas-Zellplastizität
Vaskularisiertes Pankreasmodell
Entwicklung eines Hornhautstromagewebes
FORTiTher
OsteoInt
Generierung von hiPSC-Reporterlinien
Aktuelle Publikationen
2023
Holst MR, de Wit NM, Ozgür B, Brachner A, Hyldig K, Appelt-Menzel A, Sleven H, Cader Z, de Vries HE, Neuhaus W, Jensen A, Brodin B, Nielsen MS (2023)
Subcellular trafficking and transcytosis efficacy of different receptor types for therapeutic antibody delivery at the blood‒brain barrier.
Fluids Barriers CNS. 2023 Nov 6;20(1):82.
doi: 10.1186/s12987-023-00480-x. PMID: 37932749; PMCID: PMC10626680.
Haferkamp U*, Hartmann C, Abid CL, Brachner A, Höchner A, Gerhartl A, Harwardt B, Leckzik S, Leu J, Metzger M, Nastainczyk-Wulf M, Neuhaus W, Oerter S, Pless O, Rujescu D, Jung* M, Appelt-Menzel A* (2023).
“Human isogenic cells of the neurovascular unit exert transcriptomic cell type-specific effects on a blood-brain barrier in vitro model of late-onset Alzheimer disease.” Fluids Barriers CNS. 2023 Oct 31;20(1):78.
Hartl N, Gabold B, Adams F, Uhl P, Oerter S, Gätzner S, Metzger M, König AC, Hauck SM, Appelt-Menzel A, Mier W, Fricker G, Merkel OM (2023).
“Overcoming the blood-brain barrier? - prediction of blood-brain permeability of hydrophobically modified polyethylenimine polyplexes for siRNA delivery into the brain with in vitro and in vivo models.”
J Control Release. 2023 Aug;360:613-629.
Schalla MA, Oerter S, Cubukova A, Metzger M, Appelt-Menzel A, Stengel A (2023)
“Locked Out: Phoenixin-14 Does Not Cross a Stem-Cell-Derived Blood-Brain Barrier Model.”
Brain Sci. 2023 Jun 22;13(7):980.
Schwebler J, Fey C, Kampik D, Lotz C (2023)
Full thickness 3D in vitro conjunctiva model enables goblet cell differentiation. Sci Rep. 2023 Jul 28;13(1):12261. doi: 10.1038/s41598-023-38927-8
Dembski S, Schwarz T, Oppmann M, Bandesha ST, Schmid J, Wenderoth S, Mandel K, Hansmann J (2023)
Establishing and testing a robot-based platform to enable the automated production of nanoparticles in a flexible and modular way.
Sci Rep. 13(1) (2023),11440.
doi: 10.1038/s41598-023-38535-6
Weigel T, Christ B, Dembski S, Ewald A, Groneberg D, Hansmann J, Luxenhofer R, Metzger M, Walles H, Willy C, Groeber-Becker F, Probst J (2023)
Biomimetic Connection of Transcutaneous Implants with Skin.
Adv. Healthcare Mater, 2301131.
doi: 10.1002/adhm.202301131
Feigl FF, Stahringer A, Peindl M, Dandekar G, Koehl U, Fricke S, Schmiedel D (2023).
Efficient Redirection of NK Cells by Genetic Modification with Chemokine Receptors CCR4 and CCR2B.
Int J Mol Sci. 2023 Feb; 24(4): 3129.
Kaltdorf M, Breitenbach T, Karl S, Fuchs M, Kessie DK, Psota E, Prelog M, Sarukhanyan E, Ebert R, Jakob F, Dandekar G, Naseem M, Liang C, Dandekar T (2023). Software JimenaE allows efficient dynamic simulations of Boolean networks, centrality and system state analysis.
Sci Rep. Feb 2023; 13: 1855.
Däullary T, Imdahl F, Dietrich O, Hepp L, Krammer T, Fey C, Neuhaus W, Metzger M, Vogel J, Westermann AJ, Saliba AE, Zdzieblo D (2023)
A primary cell-based in vitro model of the human small intestine reveals host olfactomedin 4 inducton in response to Salmonella Typhimurium infection.
Gut Microbes. 2023 Jan-Dec;15(1).
Zubiaga L, Briand O, Auger F, Touche V, Hubert T, Thevenet J, Marciniak C, Quenon A, Bonner C, Peschard S, Raverdy V, Daoudi M, Kerr-Conte J, Pasquetti G, Koepsell H, Zdzieblo D, Mühlemann M, Thorens B, Delzenne ND, Bindels LB, Deprez B, Vantyghem MC, Laferrère B, Staels B, Huglo D, Lestavel S, Pattou F (2023)
ral metformin transiently lowers post-prandial glucose response by reducing the apical expression of sodium-glucose co-transporter 1 in enterocytes.
iScience. 2023 Jan25;26(4):106057.
Koziolek M, Augustijns P, Berger C, Cristofoletti R, Dahlgren D, Keemink J, Matsson P, McCartney F, Metzger M, Mezler M, Niessen J, Polli JE, Vertzoni M, Weitschies W, Dressman J (2023)
Challenges in Permeability Assessment for Oral Drug Product Development.
Pharmaceutics. 2023; 15;
doi: 10.3390/pharmaceutics15102397
2022
Koenig L, Ramme AP, Faust D, Mayer M, Flötke T, Gerhartl A, Brachner A, Neuhaus W, Appelt-Menzel A, Metzger M, Marx U and Dehne EM (2022).
A Human Stem Cell-Derived Brain-Liver Chip for Assessing Blood-Brain-Barrier Permeation of Pharmaceutical Drugs.
Cells. 2022 Oct 19;11(20):3295.
Choi J*, Schmitt SM*, Oerter S, Appelt Menzel A, Schmitz T, Hansmann J (2022).
Development of a novel automated impedance measurement system for dynamic culture of induced pluripotent stem cell derived blood brain barrier endothelial cells.
Bioengineering 2022, 9 , 39.
Peindl M, Göttlich C, Crouch S, Hoff N, Lüttgens T, Schmitt F, Pereira JGN, May C, Schliermann A, Kronenthaler C, Cheufou D, Reu-Hofer S, Rosenwald A, Weigl E, Walles T, Schüler J, Dandekar T, Nietzer S, Dandekar G (2022).
EMT, Stemness, and Drug Resistance in Biological Context: A 3D Tumor Tissue/In Silico Platform for Analysis of Combinatorial Treatment in NSCLC with Aggressive KRAS-Biomarker Signatures.
Cancers (Basel). 2022 May; 14(9): 2176.
Krasemann S, Appelt Menzel A, et al. (2022).
The blood brain barrier is dysregulated in COVID 19 and serves as a CNS entry route for SARS CoV 2.
Stem Cell Reports. 2022 Jan 3:S2213 6711(21)00650 0.
Häusler J, Müller FA, Müller L, Grabow J, Cleve C, Lotz C, Röschlau M, Bittorf P, Fromme R, Kiebert I, Grüne M, Schweizer S, Dembski S (2022).
Preparation of Phosphorescent Eu2+, Dy3+-Doped Strontium Aluminate Nanoparticles by Laser Vaporization for the Modification of Therapeutic Contact Lenses.
Adv. Photonics Res., 3 (2022) 2200013,
doi 10.1002/adpr.202200013
Christ B, Glaubitt W, Berberich K, Weigel T, Probst J, Sextl G, Dembski S (2022)
Sol-Gel-Derived Fibers Based on Amorphous α-Hydroxy-Carboxylate-Modified Titanium(IV) Oxide as a 3-Dimensional Scaffold
Materials 15 (2022) 2752. doi.org/10.3390/ma15082752
Eder S, Hollmann C, Mandasari P, Wittmann P, Schumacher F, Kleuser B, Fink J, Seibel J, Schneider-Schaulies J, Stigloher C, Beyersdorf N, Dembski S (2022)
Synthesis and Characterization of Ceramide-Containing Liposomes as Membrane Models for Different T Cell Subpopulations.
J. Funct. Biomater. 13 (2022), 111.
doi: 10.3390/jfb13030111
Lee HR, Lotz C, Groeber-Becker FK, Dembski S, Novikova T (2022)
Digital histology of tissue with Mueller microscopy and FastDBSCAN.
Appl. Opt. 61, (2022) 9616-9624
doi: 10.1364/AO.473095
Al-Hejailan R, Weigel T, Schürlein S, Berger C, Al-Mohanna F, Hansmann J (2022)
Decellularization of Full Heart-Optimizing the Classical Sodium-Dodecyl-Sulfate-Based Decellularization Protocol.
Bioengineering (Basel). 2022; 9.
doi: 10.3390/bioengineering9040147
Weigel T, Malkmus C, Weigel V, Wußmann M, Berger C, Brennecke J, Groeber-Becker F, Hansmann J (2022). Fully Synthetic 3D Fibrous Scaffolds for Stromal Tissues-Replacement of Animal-Derived Scaffold Materials Demonstrated by Multilayered Skin.
Adv Mater. 2022; 34:e2106780.
doi: 10.1002/adma.202106780
