Eigenschaften und Anwendung

Von Extracellulären Vesikeln aus Stammzellen

Autor: Korobko E.S. Moskauer Staatlichen Lomonosow-Universität, biologischen Fakultät.

Ich bin Studentin der biologischen Fakultät der Moskauer Staatlichen Lomonossow-Universität. Ich bin im 2. Studienjahr der Magistratur.Meine Jahresarbeit ist dem Problem den Untersuchung der Eigenschaften, Struktur und Anwendung von extrazellulären Vesikeln, die Stammzellen sekretieren, gewidmet. Dieses Problem ist in der modernen Biologie sehr aktuell. Es wird zurzeit von vielen ausländischen Biologen untersucht, aber nicht von vielen unsere russischen Biologen erforscht. So war ich an diesem Problem interessiert.

Die Untersuchung von extrazellulären Vesikeln ist in der modernen Biologie sehr wichtig. Aber in unserem Land gibt es sehr wenig Forschung zu diesem Thema, obwohl dieses Thema auf der ganzen Welt im Zusammenhang mit Immuntherapie und regenerativer Medizin weithin untersucht wird.

Was sind extrazelluläre Vesikel ?

Extracellulären Vesikeln (EV) wie Exosomen und Mikrovesikel, sind kleine extrazelluläre Membranorganellen, welche von einer Vielzahl von Zellen sezerniert werden. Sie werden von von verschidensten Zellen abgeben und sie enthalten viele Lipide, Proteine und kodierenden und nicht-kodierenden RNA-Moleküle [1].

Es gibt drei Arten von extrazellulären Vesikeln:

• Exosomen sind kleine Vesikel mit einer Größe von ca. 50-150 nm

• Mikrovesikel haben eine Größe von ca. 100-1.000 nm.

• Apoptotische Körperchen sind die größte Gruppe von extrazellulären Vesikeln.

Am meisten untersucht sind Exosomen und Mikrovesikel.

Die biologische Funktion und Rolle von Exosomen ist stark abhängig von dem Zelltyp, welche diese Vesikel sezerniert. Diese Vesikel spielen eine Rolle bei der Entfernung von Stoffwechselprodukten aus der Zelle, aber eine viel wichtigere Aufgabe dieser Mikrovesikel ist die Kommunikation zwischen den Zellen [4].

MSC und iPS Zellen

Mesenchymale Stromazellen (MSC) sind fibroblastenähnliche Zellen. Diese Zellen können in drei Richtungen differenziert werden: osteogen, chondrogen und adipozytisch. Sie kommen bei Menschen in zahlreichen Geweben vor und werden üblicherweise aus Knochenmark, Fettgewebe oder Nabelschnurblut ausgeschieden [2].

Pluripotente Stammzellen (iPS) sind Analoga von embryonalen Stammzellen. Sie wurden durch Reprogrammierung somatischer Zellen erhalten. Zum ersten Mal wurden sie 2006 von dem japanischen Wissenschaftler Yamanaka empfangen. Für diese Entdeckung wurde er 2012 mit dem Nobelpreis für Medizin ausgezeichnet. Er verwendete vier Transkriptionsfaktoren in seiner Arbeit: Oct-4, Sox-2, Klf-4 und c-Myc [3].

Vesikeln aus Stammzelen

Die beschriebenen Daten über die therapeutische Wirkung von MSC-EV in Modellen des akuten Nierenversagens und Modelle von Myokardinfarkt wurden beschrieben. EVs sind ein wichtiger Vermittler in der Kommunikation zwischen Immunzellen. Daher wurde vorgeschlagen, dass die immunmodulatorischen Wirkungen von MSC durch MSC-EV kontrolliert werden soll. Daher kann MSC-EV bei der Behandlung von entzündlichen Erkrankungen eingesetzt werden. Neben immunmodulierenden Effekten stimuliert MSC-EV wahrscheinlich die Bildung und das Wachstum von Blutgefäßen. Es ist auch Teil ihres Wirkmechanismus [1].

Über die therapeutische Rolle von Vesikeln durch MSC ist bereits viel bekannt. Zur Zeit wird viel Interesse an Vesikeln aus iPS abgeleitet. Über die Eigenschaften dieser Vesikel ist jedoch nichts bekannt. Es wird angenommen, dass sie Zellen umprogrammieren oder die Rate ihrer Proliferation erhöhen können. Eine der möglichen Wirkungsmechanismen - durch regulatorische miRNA. Es wird auch angenommen, dass sie RNA-Transkriptionsfaktoren wie Okt-4, Sox-2, Klf-4 und c-Myc enthalten können.

Perspective

Extrazelluläre Vesikel können ein vielversprechendes Instrument in der regenerativen Medizin sein. Sie können überall dort eingesetzt werden, wo heute Stammzellen verwendet werden. Der Vorteil von Vesikeln ist, dass sie im Gegensatz zu Stammzellen keine Tumore bilden. Vesikel aus verschiedenen Stammzellen können unterschiedliche Eigenschaften haben. Daher können sie für verschiedene Zwecke verwendet werden, einschließlich zur Behandlung von entzündlichen Erkrankungen, zur Verbesserung der Regeneration von Geweben und Organen, zur Reprogrammierung von Zellen. Deshalb wird diese Richtung der Biologie aktiv studiert und wird wahrscheinlich bald interessante Ergebnisse zeigen.

Literatur

1. Börger V., Görgens A., Rohde E., Giebel B. Therapeutishes Potenzial von extracellulären Vesikeln aus mesenchymalen Stamm-bzw. Stromazellen. Transfusionsmedizin 2015; 5:131-137

2. Fekete N., Rojewski M., Schmidtke-Schrezenmeier G., Schrezenmeier H. Mesenchymale Stromazellen und ihre klinische Anwendbarkeit. Transfusionsmedizin 2012; 2(1):17-2

3. Liebau, S., Stockmann, M., Illing, A., Seufferlein T., Kleger A. Induzierte pluripotente Stammzellen. Internist 2014; 55: 460

4. Schnepel J., Kübler U. Exosomen Dr.Kübler GmbH 20.11.2008

Die Rolle von Chloridionen bei der Regulierung der Kontraktion der subkutanen Arterie von Ratten in der frühen postnatalen Ontogenese

D.S. Kostyunina, A.A. Shvetsova, D.K. Gaynullina, O.S. Tarasova

Biologischen Fakultät der Moskauer Staatlichen Lomonossow-Universität

Die Untersuchung der kontraktilen Reaktionen der Arterien spielt eine wichtige Rolle, um die Funktion des Herz-Kreislauf-Systems in dem Verständnis und den damit verbundenen Pathologien (Schmidt-Trucksäss & Weisser 2011). Einer der Faktoren, die Bluthochdruck kann eine Verletzung der ionischen Homöostase der Zellen führen kann, die für die Regulierung des arteriellen Lumens verantwortlich sind, nämlich – glatten Muskelzellen (SMC). Diese Arbeit wurde der Untersuchung von Chlorionen (Cl-) in der Regulierung von Kontraktionen der subkutanen Arterie bei Erwachsenen und neugeborenen Ratten gewidmet.

Die SMC enthält eine relative hohe Konzentration von Cl- (30-45 mM). In der Cl-Homöostasenehmen die Träger von Na-K-Cl-Cotransporter 1 (NKCC1) und Anionenaustauscher 2 (AE2) sowie verschiedene Kanäle, einschließlich calciumaktivierter (CaCC) und volumenregulierter (VRAC), am SMC teil.

Es ist bekannt, dass sich im Verlauf der Ontogenese die Rolle von Cl-Strömen verändern kann. Zum Beispiel Neuronen in den frühen Stadien der GABAA-Rezeptoren Öffnung führt zu Depolarisation und Cl- Ausgang. Während in reifen Neuronen – mit dem Eingang des Cl- und Hyperpolarisation (Schobersberger et al 2005). Ändern der Richtung des Cl - Strom auftritt aufgrund von Änderungen in der Beitrag der beiden Träger - NKCC1 und KCC2. In dieser Hinsicht haben wir, dass der Beitrag von Cl- bei der Regulation der Kontraktionsreaktionen der subkutanen Arterie bei jungen und erwachsenen Ratten angenommen unterscheiden.

Die in der Arbeit verwendete eine subkutane Arterie, die von männliche Wistar Ratten von zwei Altern erhalten wurde: 10-12 Tage (jung) und 3-4 Monate (Erwachsene). Segmente von Arterien, die 2 mm lang waren, wurden in dem Myograph fixiert, um Reaktionen im isometrischen Modus aufzuzeichnen (DMT A/S). Alle Arteriensegmente wurden Endothel entfernt. Untersuchte wurde die Wirkung von Chlorentfernungaus der externen Lösung (äquimolar Austausch von Natrium- und Kaliumchlorid in dieser Salz Aspartate) NKCC1 Blockade (Bumetanid, 30 mM) und Ca2 + -aktivierten Cl - Kanal (Nifluminsäure, NFA, 100 &mgr; M und DIDS, 1 mmol). Vergleichen wurde das mRNA-Expressionsniveaus von NKCC1, AE2, Chloridkanal (TMEM16A) in den Arterien jungen und erwachsenen Ratten wurden unter Verwendung von PCR in Echtzeit (Referenzgens - GAPDH) durchgeführt.

D ie chlorfreie Lösung zeigte bei der kontraktilen Reaktionen der 10-12 Tage jungen Ratten eine um 40% reduziert. Bei der erwachsenen Ratten war die Kontraktion bei nur um 20% reduziert (Abbildung 1).

Abbildung 1. Die Kontraktionsreaktionen der subkutanenArterieerwachsene(A) und junge (B) Ratten.

Blockade NKCC1 ändern in normaler Lösung nicht die Kontraktions reaktionen der subkutanen Arterie junge und erwachsene Ratten. DIDS hemmteder Kontraktionen starker bei Jungen (um 80%) als bei Erwachsenen (um 10%). Im Gegenteil, unterdrückt die NFA starker der Kontraktionen bei Erwachsenen (40%) als bei jüngeren (15%). Die Expressionsspiegel von NKCC1-, und TMEM16A-mRNA waren bei jungen Tieren höher (Abbildung2).

Abbildung 2. Das Expressionsniveau von mRNA von NKCC1, AE2 und TMEM16a.

Die Ergebnisse zeigen, dass Cl- wichtiger für die Kontraktions reaktionen ist die subkutanen Arterien 10-12 Tage alte Ratten als bei erwachsenen Ratten, die mit einer hohen Expression von mRNA NKCC1 und TMEM16A verbunden sein können. Diese Arbeit kann für die grundlegende Medizin von Interesse sein, zum Biespiel, dass Ionen-Gleichgewicht in der SMC kann für einige Erkrankungen wie pulmonale Hypertonie (Janssen et al. 2009) gestört werden.

Literaturverzeichnis

Janssen, W. et al., 2009. Update: Präklinische Entwicklungen zur Therapie der pulmonalen arteriellen Hypertonie. Deutsche Medizinische Wochenschrift, 134(SUPPL. 5), pp.157–159.

Schmidt-Trucksäss, A. &Weisser, B., 2011.Vaskuläres Altern, Hypertonie und körperliche Aktivität. Deutsche Medizinische Wochenschrift, 136(46), pp.2367–2371.

Schobersberger, W., Hoffmann, G. &Gunga, H., 2005. Gamma-Hydroxybuttersäure: Neurotransmitter, Sedativum und Droge. Wiener medizinische Wochenschrift (1946), 155(7–8), pp.157–62.

Denis Zemledeltcev. Meine wissenschaftlichen Interessen

Ich heisse Denis Zemledeltcev. Ich bin Student der biologischen Fakultat der Moskauer Staatlichen Lomonossow-Universitat. Ich bin im 2. Studienjahr der Magistratur.

Das biologiesrudium umfasst folgende Lehrdisziplinen: Algologie, Mykologie, Botanik, Geobotanik, Zoologie von Wirbellosen, Zoologie von Wirbeltieren, Zytologie, Histologie, Molekularbiologie, Biochemie, Biophysik, Bioinformatik, Bioinformatik, Bioingenieurwesen, Embryologie, Pflanzenphysioogie, Physiologie von Menschen und Tieren, Neurowissenschaften, Mikrobiologie, Virologie, Okologie, Palaobiologie, und Evolutionstheorie.

Am interessantesten finde ich folgende Facher: experimentelle Emryologie, vergleichende Morphologie, Biophysik, Palaozoologie und besonders Evolutionstheorie. Meine Fachrichtung in der Biologie heist Embryologe und Evolutionstheorie.

Meine wissenschaftliche Betreuer sind Herr Doctor Sergey Marlenivich Lyapkov und Herr Doktor Alexey Albertovich Tcessarski. Das Thema meiner Jahrsarbeit ist “Embryolnale Entwicklung des Kiefapparates von Stor und Paddlefisch.”

Diese problem ist in der modern Biologie aktuell. Die Store sind sehr primitive Knochenfische, deshalbkann uns die detaillierte Untersuchung des allgemeinen Verlaufs der Embryonalentwicklung mit dem Einsatz moderner Instrumente und Tchniken erlauben interessanterte Ruckschusse auf die fruhen Stadien der Knochenfische zu ziegen. Daruber hinaus ist es interessant die Morphogenese von Storen zu untersuchen, da sie padomorphe Merkmale aufweisen. Ihre Entwickung ist ausserst instabil, daher sind sie ein ausgezeichnetes object fur die experimentelle Embryologie. Die Store sind als Kaviarproduzenten bekannt, weil sie in der Fischzucht fur Kaviar und Fischfleisch gezuchtet warden. Aus diesem Grund hat mein Thema (“Embryolnale Entwicklung des Kiefapparates von Stor und Paddlefisch”) auch eine angewandte Bedeutung: das Studium der Embryogenese im Allgemeinen kann zu einem bessern Verstandnis des Umgangs mit Entwicklungsstorungen und angeborenen Storkrankheiten beitragen. Dank ihnen wird es moglich sein, sie in der Gefangenschaft tewas effizienter zu zuchten. Die Untersuchung des Kieferapparates sowohl von Erwachsenen als auch von Embryonen wird e suns ermoglichen, besser zu verstehen, wie sich Store ernahrten und wie man sie in Gefangenschaft besser futtert. Dies ist besonders wichtig in Bezug auf den Paddlfisch, der kaum verstanden wird und desen Futterungsart sich von der der echten Store unterscheidet und der erst in die russische Fischzucht eingefuhrt wird.

Ich habe eine Vorstellung von der Berufsperspective von Biologen. Biologen konnen in vielen Feldern arbeiten, z.B. in Forschungsarbeiten an einer Universitat oder einem Institut, Ubersetzungen ins Russische von Lehrbuchen in Verlagen, Popularisierung der Wissenschaft, Landwirtschaft und Lebesmittelindustrie. Ich finde, ein moderner Biologe sollte folgende Eigenschaften besitzen, wie z.B. Kenntnisse in Mathmatik, Physik und Chemie, Fahigkeit, Englisch zu sprechen, gute Kenntnisse in seimen Fachgebiet.

Mein wissenschaftliche Hauptinteresse darin, die Synergetik und die Theorie der biologischen Evolution zu vereinen. Zu diesem Zweck organisierte ich mit Unterstutzung von Professor Markov und Professor Riznichenko ein wissenschaftliches Seminar zum Thema “Synergetik und Evolution.” Diesern Fruhling habe ich selbst in diesem Seminar einem Vortrag gehalten. Das Thema des Vortrags lautete: “Logistisches Wachstum in Systemen unterschiedlicher Natur”.

Als Vorbild erhalte ich die bekkanten russischen biologen Nikolai Konstantinovich Koltsov, Dmitry Sergeevich Chernavsky, Ivan Ivanovich Schmalgauzen und Gennady Aleksandrovich Savostyanov.

Ich als Fremdesprachen lerne Englisch, Deutsch und ein bissechen Italienisch. Deutsch ist meine zweite Fremdesprache. Es ware interessant, die Werke von Erich Maria Remarque oder von Johann Wolfgang von Goethe nicht auf Russisch, sodern auch auf Deutsch zu lessen.

Alisa Neplyukhina. Meine wissenschaftlichen Interessen

Ich bin Studentin der biologischen Fakultät der Moskauer Staatlichen Lomonossow-Universität. Ich bin im zweiten Studienjahr der Magistratur. Als Biologie-Studentin muss ich Zoologie, Botanik, Genetik, Evolution, Zytologie, Ökologie, Physiologie, Anthropologie, Biochemie, Virologie und Immunologie studieren. Am interessantesten finde ich Botanik, insbesondere Algen und Pilze. Ich interessiere mich für Kieselalgen (Diatomeen).

Meine Fachrichtung in der Biologie ist Botanik von niederen Pflanzen. Mein wissenschaftlicher Betreuer ist Kandidat in der biologischen Wissenschaften Maria Gololobova. Das Thema meiner Arbeit ist Kieselalgen von Torfablagerungen aus Alaska (aus Carlisle Insel und Shemya Insel).

Meine Magisterarbeit widmet sich der Untersuchung der die Klimarekonstruktion. Dieses Problem ist in der modernen Ökologie aktuell. Oft können wir nur erahnen, wie das Klima in der Vergangenheit war. Um dieses akute Problem zu lösen verwenden wir Diatomeen Frustules, sie sind auch in 9000-Jahralten Torfablagerungen gut erhalten. Mit dem Frustule können wir die Spezies bestimmen. Wenn wir die Ökologie dieser Species kennen, können wir das Klima in der Vergangenheit beurteilen. Ich habe an einer wissenschaftlichen Konferenz teilgenommen. Ich habe einen Vortrag zu folgendem Thema gehalten: „Pinnularia Spezies von Torfablagerungen von der Shemya Insel“. Auch Habe Ich einen Artikel über eine neue Spezies verfasst: " Pinnularia arkadii sp. nov., eine neue Kieselalge (Bacillariophyceae, Naviculales) von der Shemya Insel, Alaska, USA ".

Als Fremdsprachen lerne ich Englisch und Deutsch. Deutsch ist meine zweite Fremdsprache. Englisch und Deutsch sind die Sprachen der Wissenschaft.

Ich finde, ein moderner Biologe soll folgende Eigenschaften besitzen, z.B. (zum Beispiel): Kreativitat, Ausdauer, Beharrlichkeit, Verantwortung. Ich bin inspiriert von Charles Robert Darwin und Marie Skłodowska Curie und Nikolay Nikolaievich Drozdov.