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IZKF Projekt D-241

Projekttitel:

Neue 3D-Infektionsmodelle basierend auf Gewebezüchtung zur Untersuchung der Pathogenität von Helicobacter pylori und Campylobacter jejuni

Projektleiter:

PD Dr. Jürgen Löffler

Medizinische Klinik und Poliklinik II

PD Dr. Ralph Melcher (seit 2.2015 nicht mehr am Klinikum)

Medizinische Klinik und Poliklinik II

Dr. Cynthia Sharma

Zentrum für Infektionsforschung

Prof. Dr. Heike Walles

Lehrstuhl für Regenerative Medizin

Laufzeit:

01.02.2013 - 31.01.2016

Abstract:

Etwa 50% der Weltbevölkerung ist mit Helicobacter pylori, dem Erreger von Magenschleimhautentzündung, Magengeschwüren und Magenkrebs, infiziert. Das verwandte Epsilonproteobakterium Campylobacter jeuni ist die derzeit häufigste Ursache für bakterielle Gastroenteritis. Wie für viele andere Humanpathogene gibt es auch für diese beiden weitverbreiteten Krankheitserreger keine optimalen Tiermodelle, welche die Krankheitsentstehung im Menschen umfassend reflektieren können. Daher basieren Infektionsstudien meist auf artifiziellen Tier- oder in-vitro Zellkulturmodellen, welche nur bedingt die in-vivo Situation im Mensch und die Komplexität von intakten, dreidimensionalen (3D) Geweben nachbilden können. Zudem kann die Entstehung von Krebs nicht mit In-vitro-Zellkulturmodellen aus Tumorzellinien untersucht werden, da diese Zellen bereits degeneriert sind. In diesem Projekt möchten wir neue humane 3D In-vitro-Infektionsmodelle basierend auf Gewebezüchtung (Tissue Engineering) entwickeln, um Wirt-Pathogen-Interaktionen und die Virulenzmechanismen von Helicobacter und Campylobacter zu untersuchen. Tissue Engineering wurde bereits für Ersatzstrukturen in der wiederherstellenden Chirurgie erfolgreich angewendet. Bei einer Verwendung in vitro, können diese komplexen multizellulären 3D-Gewebekulturen die Mikro-umgebung von humanen Geweben nachbilden. Zunächst möchten wir Infektionen mit einem bereits von uns entwickelten Darmmodell und Campylobacter etablieren, um zu zeigen, dass solche 3D-Gewebemodelle für bakterielle Infektionsstudien genutzt werden können. Hierbei werden wir unterschiedliche Infektionsbedingungen testen und ihren Verlauf mittels verschiedener Methoden analysieren, wie z.B. Invasionsassays, histologische Schnitte, ELISA, Immun- und Fluoreszenz-mikroskopie und Raman-Spektroskopie. Parallel dazu möchten wir ein neues 3D-Magenmodell aus primären, humanen Magenzellen für Infektionen mit H. pylori entwickeln. Die neu etablierten Infektionssysteme können dann zur Identifizierung und Charakterisierung neuer Virulenzgene, wie z.B. kleiner regulatorischer RNAs, genutzt werden. Außerdem möchten wir Transkriptomänderungen von Wirt- und Pathogen im Verlauf der Infektion mittels RNA-seq analysieren, um für den Infektionsverlauf relevante Gene zu identifizieren. Infektionsstudien mit verschiedenen Helicobacter-Isolaten und Primärzellen aus verschiedenen Patienten können zudem zur Identifizierung neuer Markergene für unterschiedliche klinische Befunde (z.B. Gastritis oder Magenkrebs) dienen. Die neuen Modelsysteme werden für die Untersuchung der Virulenzmechanismen anderer Pathogene sowie die Krebsentstehung und Entwicklung neuer diagnostischer Methoden hilfreich sein.