Die Arbeitsgruppe untersucht vier verschiedene Ansätze um zelluläre Reprogrammierungstechnologien nutzbar zu machen. Ziel ist es, die regenerative Kapazität von gealterten Stammzellpopulationen und Geweben wiederherzustellen.

Induzierte Pluripotenz

Die Gruppe verwendet eine neue Technik um alternde und spezialisierte Zellen in einen pluripotenten Status zurück zu versetzen. Diese haben dann das gleiche Differenzierungspotenzial wie embryonale Stammzellen.

Zellfusion

Zellfusion tritt spontan nach Knochenmarktransplantation oder Stammzellinjektion auf und ist ebenfalls ein Teil der natürlichen Instandhaltung verschiedener Gewebe. Zellen können auf diese Weise verjüngt werden z. B. da stillgelegte Gene durch die Fusion reaktiviert werden können. Das Wissen über das intrazelluläre Regulierungsnetzwerk soll es ermöglichen, direkte Veränderungen vorzunehmen und Zellen in ein bestimmtes Differenzierungsstadium zurück zu versetzen oder zu in ein genetisch jüngeres Stadium zu überführen.

Partielle Klonierung

Bei der partiellen Klonierung wird ein Zellkern aus einer adulten Zelle entnommen, vorübergehend dem Zytoplasma einer kernlosen Oozyte ausgesetzt und anschließend wieder in die Originalzelle eingesetzt. Die Reprogrammierung in einen embryonalen Status ist nicht notwendig und wird nicht beabsichtigt. Die partielle Reprogrammierung ist potenziell sehr wertvoll als Basis autologer Zellverjüngung oder Herstellung regenerativer Triggerzellen (Impulse, welche von kleinen Mengen lebhafter Zellen ausgehen, werden genutzt um den Regenerationsprozess in vivo anzuregen oder das Wachstumsverhalten in komplexen Scaffolds zur Gewebezüchtung anzupassen).

Alternde Stammzellen

Die Fähigkeit adulter Stammzellen zur Regeneration von Geweben und Organen beizutragen, scheint mit dem Alter abzunehmen. Die Gruppe untersucht, welche Faktoren die Arbeitsweise von Progenitorzellen während des Alterungsprozesses beeinflussen. Daraus können Techniken entwickelt werden, die das Differenzierungsverhalten ändern. Diese können vor allem für die Entwicklung von Zelltherapien für ältere und kranke Menschen mit verminderter autologer Stammzellqualität entscheidend sein. In der Arbeitsgruppe werden neuste Methoden kombiniert um das Regenerationspotenzial von Stammzellen in vivo zu fördern.

Therapie mit Mikrogliaaustausch

Während des Alterungsprozesses verändert sich die Rolle der Mikroglia im Gehirn vom »Freund zum Feind«. In jungen Organismen nehmen sie aktiv bei der Beseitigung von Proteinablagerungen im Gehirn teil und werden durch adulte Stammzellen erneuert. In alternden und alten Organismen ist der Nachschub mit Mikroglia jedoch gemindert. Das Gehirn ist mit »alten« Mikrogliazellen belastet, die chronisch aktiv sind und dadurch Entzündungen und Zerstörung verursachen. Das Ziel der Arbeitsgruppe ist es, die Gehirnalterung durch Unterstützung bestimmter Zellen und Reaktivierung endogener Stammzellen zu verlangsamen.

Kryokonservierung ist ein Prozess, bei dem komplette Gewebe oder Zellen auf Temperaturen unter dem Nullpunkt runtergekühlt werden. Diese niedrigen Temperaturen garantieren, dass jegliche biologische Aktivität effektiv gestoppt wird (inklusive Zell-zerstörender Reaktionen). Die Vetrifikation ist eine besondere Form der Kryokonservierung, bei der das Material in eine Glas-ähnliche Form überführt wird, die frei von kristallinen Strukturen ist.

Kryokonservierung setzt Zellen hohem Stress aus. Negativfaktoren wie Temperaturschwankungen während des Einfrier- und Auftauprozesses und die Nutzung unpassender Chemikalien können Zellen und Gewebe zerstören.

Die Arbeit der Gruppe zielt darauf ab, traditionelle Stoffe wie DMSO aus Stammzellkulturen zu verbannen und die Kryokonservierungsmethode dahingehend zu optimieren, dass die Lebensfähigkeit und das Differenzierungspotenzial von Stammzellen und Geweben verbessert werden.