Neue Ideen für die Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen mit Fibroblasten

Der spannende Bereich der mesenchymalen-endothelialen Transition (MEndoT) ist zwar umstritten, aber ein Forschungsgebiet, das unseren Ansatz zur Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen grundlegend verändern könnte. Der Schlüssel dazu ist das Verständnis der potenziellen Rolle von Fibroblasten - einer Zellart, die für ihre Rolle in der Gewebehomöostase und bei Krankheiten bekannt ist - bei der Bildung neuer Blutgefäße. Auf dieser Entdeckungsreise hat sich das Oris Universal Cell Migration Assembly Kit als ein entscheidendes Werkzeug erwiesen.

Das Potenzial von Fibroblasten im Tissue Engineering

Es wurden faszinierende Forschungen über die endotheliale Differenzierungsfähigkeit menschlicher Lungenfibroblasten, insbesondere MRC-5-Zellen, durchgeführt. Das Ziel der Forscher war es, zu untersuchen, ob sich diese Fibroblasten in Endothelzellen (ECs) verwandeln können - die Zellen, die für die Bildung unserer Blutgefäße verantwortlich sind. Die Zellen wurden auf einem Matrigel-Hydrogel kultiviert oder darin eingebettet. Als Reaktion auf angiogene Signale verwandelten sich diese Fibroblasten in kapillarähnliche Netzwerke, und bei höheren Konzentrationen drangen sie sogar in das Matrigel ein und bildeten stammzellähnliche Sphäroide, die sich zu 3D-Bindegewebsnetzwerken ausbreiteten.

Dieses Ergebnis ist ein wichtiger Meilenstein auf dem Gebiet des vaskulären Tissue Engineering. Die Möglichkeit, biokompatible Gefäßtransplantate herzustellen, die im Körper des Patienten wachsen, sich umbilden und reparieren können, ist ein entscheidender Fortschritt. Allerdings sind dabei noch erhebliche Hürden zu überwinden. Die Gewinnung autologer Eizellen - Zellen aus dem eigenen Körper des Patienten - ist eine technische Herausforderung, und die begrenzte Quelle und die begrenzte Vermehrungsfähigkeit dieser Zellen machen den Prozess noch mühsamer. Das Potenzial von Fibroblasten, sich in körpereigene Zellen zu verwandeln, könnte der Schlüssel zur Überwindung dieser Herausforderungen sein.

Die Rolle von Zellinvasionstests

Um diese Frage zu vertiefen, nutzten die Forscher die Oris Universal Cell Migration Assembly Kit um die Invasion von MRC-5-Zellen zu untersuchen. Mit diesem Instrument konnte das Verhalten der Fibroblasten innerhalb der Matrigelmatrix aufgedeckt werden.

Die Methode des Forschers zur Untersuchung der Zellinvasion mit dem Oris Universal Migration Kit sieht folgendermaßen aus:

"Jede 96-Well-Platte des Kits enthielt Zellaussaat-Stopper (2 mm Durchmesser) zur Schaffung einer Detektionszone in der Mitte jeder Vertiefung. Die Vertiefungen der 96-Well-Platte wurden mit 50 μl/ Well verdünntem Matrigel® (100μg/mL) beschichtet. Die Platte wurde in einen 37 °C warmen Inkubator mit 5% CO2 gestellt, damit das Biomatrixmaterial 2 Stunden lang polymerisieren konnte, um die Invasion der MRC-5-Zellen zu untersuchen. Nach 2 Stunden wurde die Platte bei 37 °C herausgenommen und die Zellaussaat-Stopper wurden angebracht. Eine Vertiefung ohne Zellaussaat-Stopper diente als Positivkontrolle. MRC-5-Zellen (100 μl/Vertiefung, 100.000-400.000 Zellen/mL) wurden in jede Vertiefung der Platte ausgesät. Die besetzte Platte mit den Oris™ Cell Seeding Stoppers wurde über Nacht in einer befeuchteten Kammer (37°C, 5% CO2) inkubiert, um die Anheftung der Zellen zu ermöglichen. Nachdem die Zellen an die Matrizen angeheftet waren, wurden die Abstandshalter entfernt. Das Medium wurde entfernt und die Vertiefungen wurden mit 100 μl sterilem PBS gewaschen. Nach dem Waschen wurden 100 μl Kulturmedium hinzugefügt, und die Zellplatte wurde 5 Minuten lang auf 4 °C gekühlt. Die oberste Schicht der Matrix wurde auf Eis durch Verdünnen von Matrigel®, 4-8 mg/mL, hergestellt. 50μL der Matrigel®-Deckschicht wurden hinzugefügt. Durch die Zugabe der beiden Matrigel™-Schichten wurde sichergestellt, dass der Test die Invasion und nicht die 2D-Wundheilungsmigration misst. Die Zellplatte wurde dann bei 37° C gelagert, damit die Biomatrix-Deckschicht polymerisieren konnte. Nach 30 Minuten wurden 100 μl/Vertiefung zusätzliches Medium in jede Vertiefung gegeben, und die Platte wurde in einer befeuchteten Kammer (37 °C, 5% CO2) inkubiert, um die Zellinvasion zu ermöglichen. Die Zellen wurden nach 24, 48 und 72 Stunden mikroskopisch untersucht, um das Fortschreiten der Invasion zu beobachten. Für die statistische Analyse wurden drei unabhängige biologische Experimente mit Hilfe des Student's t-Tests durchgeführt. Die aufgenommenen Bilder wurden mit WimScratch (Wimasis Image Analysis) quantitativ ausgewertet.

Kredit: N.F. Theodoroula et al. 2023

Ihre Beobachtungen zeigten, dass MRC-5-Zellen zeitabhängig in das Matrigel eindrangen, was die Ergebnisse weiter untermauert und die potenzielle Rolle der Fibroblasten bei der Angiogenese unterstreicht.

Im Wesentlichen ist diese Studie der erste Schritt zu der bahnbrechenden Idee, dass MRC-5-Lungenfibroblasten direkt in ECs umgewandelt werden können. Diese Innovation wurde durch die entscheidende Rolle des Oris Universal Cell Migration Assembly Kits ermöglicht, einem Werkzeug, das den Forschern half, die Zellinvasionsrate zu untersuchen und quantitativ zu analysieren. Es ermöglichte die Untersuchung des Verhaltens dieser Zellen auf eine Weise, die zuvor nicht möglich war.

Die Zukunft des vaskulären Tissue Engineering

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die mögliche Rolle von Fibroblasten bei der Angiogenese und ihre direkte Umwandlung in ECs eine bahnbrechende Entdeckung ist. Dank der zentralen Rolle des Oris Universal Cell Migration Assembly Kits in dieser Forschung sind die Wissenschaftler einen Schritt näher an der Entwicklung therapeutischer Modalitäten, die die Herausforderungen der Vergangenheit überwinden können, indem sie das Potenzial von Fibroblasten als neue Zellquelle für die Bildung vaskulärer Netzwerke in künstlich hergestellten dreidimensionalen Geweben in vitro erforschen.

Diese Forschung unterstreicht den Wert innovativer Werkzeuge wie des Oris Universal Cell Migration Assembly Kits, um die Grenzen dessen, was wir wissen und was wir in der medizinischen Forschung erreichen können, zu verschieben. Es ist eine aufregende Zeit, in der Wissenschaftler weiterhin die verborgenen Potenziale von Zellen wie Fibroblasten auf der Suche nach innovativen, effektiven medizinischen Lösungen aufdecken.