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Britta Hagmeyer

BioMEMS/Sensorik

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In order to select cell-binding apamers from a library, cells are trapped by means of dielectrophoresis within a microfluidic devices and and aptamers are allowed to interact. Following incubation, medium is perfused to remove any non-binding aptamers followed by release of cells for further investigation.

In order to select cell-binding apamers from a library, cells are trapped by means of dielectrophoresis within a microfluidic devices and and aptamers are allowed to interact. Following incubation, medium is perfused to remove any non-binding aptamers followed by release of cells for further investigation.

Besser verträgliche Implantate durch biomimetische Beschichtungen

Aptamere auf Implantat-Oberflächen sollen im Körper die Besiedelung mit patienteneigenen Zellen einleiten.

Projektname: ACOP
Biomimetische Aptamer-Co-Polymere als künstliche, strukturbildende Extrazellulärmatrix für die regenerative Medizin
Projektleiter: Britta Hagmeyer
Geldgeber: Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg
Projektträger: Jülich PtJ-BIO/BW
FKZ: 720.830-5-9a
Laufzeit von: 01.10.2009
Laufzeit bis: 31.10.2012

Aptamere sind spezifische Fängermoleküle aus kurzen DNA-Strängen. Gebunden an ein Netz aus DNA-Biopolymeren können sie fest an Implantat-Oberflächen verankert werden (DNA-Nanoarchitektur). Im Körper des Patienten sollen die Fängermoleküle Stammzellen binden, die etwa mit dem Blutstrom herangeführt werden. Wenn die Stammzellen ein neues Endothelgewebe bilden, kann das die Implantatverträglichkeit deutlich erhöhen. Je nach molekularer Struktur sind Aptamere mehr oder weniger affin für spezifische Strukturen auf Stammzell-Oberflächen. Deshalb wird am NMI ein Selektionsverfahren entwickelt, um schnell und zuverlässig die am besten geeigneten Aptamere zu identifizieren und aufzureinigen.

Beschreibung

Ein großer Nachteil von Implantaten aus Polymerkunststoffen, die in Kontakt mit Blut und lebendem Körpergewebe stehen, ist deren immer noch zu hohe Thrombogenität sowie unzureichende Gewebeverträglichkeit. Eine Besiedlung dieser Implantate mit autologen Endothelzellen führt voraussichtlich zu einer deutlichen Verbesserung der Gewebeverträglichkeit. Um dies zu erreichen, wird eine Methode zur In-vivo-Endothelialisierung von Implantatoberflächen entwickelt, bei der auf die Oberfläche immobilisierte Aptamere nach Implantation gezielt die Adhäsion autologer Stammzellen induzieren.

Aptamere sind hochaffine RNA- oder DNA-Oligonukleotide, die aufgrund ihrer räumlichen Struktur eine hohe Affinität und Spezifität zu einem Zielmolekül besitzen. In diesem Fall besitzen die auf die Polymermatrix aufgebrachten Aptamere eine hohe Affinität zu autologen Stammzellen. Die Zellen werden von den Aptameren eingefangen, adhärieren auf der Implantatoberfläche und differenzieren zu Endothelzellen. Damit wird eine hämokompatible Implantatoberfläche geschaffen.

Allerdings bereitet die Aufreinigung und Selektion spezifisch an Zelloberflächen bindender von unspezifisch adhärierenden Sequenzen während des SELEX-Prozesse derzeit erhebliche Schwierigkeiten und verhindert mithin eine breite Anwendung von Aptameren für die Adressierung autologer Stammzellen. Um dem zu begegnen, wird am NMI ein Separationssystem entwickelt, mit dem die Selektion spezifisch an autologe Stammzellen bindender Aptamere erfolgt. Dies beinhaltet die dielektrophoretische Abseparation toter Zellen aus der Zellsuspension und die anschließende Inkubation der Zellen mit einer Aptamersuspension. Unspezifisch an die Zelloberflächen gebundene Aptamere werden anschließend elektrophoretisch abgetrennt, während die Stammzellen mit spezifisch gebundenen Aptameren mittels dielektrophoretischer Kräfte festgehalten werden.

Projektpartner

  • Klinik für Thorax-, Herz- und Gefäßchirurgie, Klinisches Forschungslabor
  • Universität Konstanz, Fachbereich Chemie
  • Universitätsklinikum Tübingen

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