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Combining Stem Cells and Biomaterials for Brain Repair - Unlocking the Potential of the Existing Brain Research through Innovative In Vivo Molecular Imaging

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Leuchtende Stammzellen zur Regeneration des Gehirns

Das Gehirn ist trotz enormer wissenschaftlicher und technologischer Fortschritte noch immer eines der großen Rätsel. Europäische Forscher richteten eine präklinische Forschungsplattform zur Überwachung der Effizienz in lebende Mäuse transplantierter Stammzellen oder Nanoteilchen ein.

Gesundheit

Unter der Ägide des Projekts GLOWBRAIN (Combining stem cells and biomaterials for brain repair - unlocking the potential of the existing brain research through innovative in vivo molecular imaging) wurde die Biolumineszenz-Bildgebung (BLI) und die Magnetresonanztomographie (MRT) für die Abbildung des Gehirns bei erkrankten Mäusemodellen kombiniert. Es wurde darauf abgezielt, Stammzellen und Biomaterialien zu optimieren, um eine bessere Versorgung mit Stammzellen und Integrierung in das Gehirn zu ermöglichen und um diesen Prozess in Mäusemodellen mit einem Schlaganfall zu visualisieren. Die GLOWBRAIN-Mitglieder rekrutierten sieben erfahrene Wissenschaftler, die in den Bereichen Stammzellen, Biomaterialien und In-vivo-Bildgebung ausgebildet sind. Über den Erwerb eines MRT-Systems für Kleintiere sowie eines BLI-Systems wurde parallel dazu die Infrastruktur-Einrichtung verbessert. Zu Beginn entwickelte das GLOWBRAIN-Team mehrere unterschiedliche einzigartige transgene Mäusemodelle mit molekularen Markern für Hirnentzündungen und für die Hirnregeneration. Eine erwähnenswerte Entwicklung hierbei ist, dass bezüglich des Mäusemodells für eine intermittierende Hypoxie, welche repräsentativ für eine obstruktive Schlafapnoe beim Menschen steht, derzeit eine schwebende Patentanmeldung besteht. Ferner wurden Protokolle für Biokompatibilitätstests, für Stammzellenkulturen sowie für die Stammzellendifferenzierung, für Hirntransplantationen wie auch für die In-vivo- und Ex-vivo-Bildgebung optimiert und standardisiert. Die Forscher verwendeten Luciferase- und superparamagnetische Partikel als Marker zur Visualisierung der transplantierten Stammzellen, die in das Mäusehirn integriert worden waren. Diese Strategie für eine doppelte Markierung – für eine präzise Lokalisierung und Beschreibung von molekularen und zellulären Ereignissen – ist jetzt über den multimodalen Bildgebungsansatz möglich. Dieser Ansatz wurde erfolgreich zur Verfolgung der transplantierten Stammzellenpopulation und zur Beurteilung deren Verteilung im Mäusehirn angewandt. Die Projektziele und Projektaktivitäten wurden über die Projektwebseite wie auch über Facebook-Profil sowie über YouTube-Videos umfassend verbreitet. Der Erfolg des Projekts spiegelt sich in 13 wissenschaftlichen Publikationen, 16 öffentlichen Vorlesungen, 7 Ph.D.-Thesen 74 Abstracts, 3 Workshops sowie zwei öffentlichen Veranstaltungen wider. Die Projektaktivitäten haben darüber hinaus zur Förderung 18 zusätzlicher Stipendien geführt, welche eng mit der GLOWBRAIN-Forschung verbunden sind. Die präklinische GLOWBRAIN-Plattform für die Stammzellenforschung an den Gehirnen lebender Mäuse ermöglicht es, vielversprechende Wirkstoffe für die Behandlung von Schlaganfällen und sonstigen neurodegenerativen Erkrankungen zu testen. Diese Forschungsplattform könnte die Hirnforschung revolutionieren und eine schnellere Kommerzialisierung von Forschungsergebnissen sicherstellen, sodass die EU auf dem Sektor der regenerativen Medizin und der molekularen Bildgebung eine Spitzenposition innehat.

Schlüsselbegriffe

Stammzelle, Gehirn, Nanoteilchen, GLOWBRAIN, Biolumineszenz-Bildgebung, MRI

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