Ein Bioreaktor

Bioreaktor-Technologien

Wir entwickeln komplexe Bioreaktortechnologien für dreidimensionale (3D) Primär- und Stammzellkulturen. Ziel ist die klinische Translation der Forschungsergebnisse zum Gewebeersatz und aus der Stammzellbiologie in zellbasierte Therapien. Sowohl gewebespezifische als auch pluripotente Stammzellen dienen dabei als potentielle Quellen für die Entwicklung von Verfahren zur extrakorporalen Organunterstützung und Zelltransplantation. Weiterhin arbeiten wir an miniaturisierten Kulturmodellen für in-vitro-Anwendungen in der Grundlagen- und der angewandten Forschung.

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Forschungsschwerpunkt

Unsere Forschungsgruppe arbeitet an der Etablierung klinisch relevanter Methoden zur Expansion und Differenzierung von Stammzellen, um diese für zellbasierte regenerative Therapien zu nutzen. Um physiologische Bedingungen für die Zellen zu schaffen, nutzen wir einen perfundierbaren 3D-Multikompartment-Bioreaktor. Das Kultursystem ermöglicht eine Hochdichte-Zellkultur mit physiologischer Zell-Zell-Kommunikation und die Freisetzung von Signalfaktoren. Über dreidimensional angeordnete Hohlfaserkapillarsysteme erfolgt eine kontinuierliche, dezentrale Kulturmedium- und Gasversorgung mit kontrollierbarer Sauerstoffspannung. Die Technologie ist in verschiedenen Größenmaßstäben verfügbar - von großräumigen Bioreaktoren für die klinische Anwendung bis hin zu verkleinerten analytischen Bioreaktoren für die in-vitro-Forschung.

Unter Einbindung der Technologie-Plattformen des BCRT arbeiten wir daran, Methoden für die Vermehrung und Differenzierung von pluripotenten Stammzellen in 3D-Kultursystemen zu etablieren, einschließlich humaner embryonaler Stammzellen (hES-Zellen) und induzierter pluripotenter Stammzellen (iPS-Zellen). Wir untersuchen im Rahmen der Entwicklung von in-vitro-Modellen zur Toxizitätsprüfung in der pharmakologischen Forschung auch Strategien zur hepatischen Differenzierung von pluripotenten Stammzellen. Ziel unserer Studien ist die Verbesserung der 3D-Kultivierungsprozesse, der Techniken zur Zellgewinnung und die Weiterentwicklung von Kulturmedien unter Verwendung von Methoden der statistischen Versuchsplanung (engl. Design of Experiments, DoE). Anhand von funktionalen, molekularbiologischen und immunologischen Kriterien charakterisieren und sichern wir die Qualität der Zellen in den unterschiedlichen Differenzierungsstadien.

Miniaturisierte Bioreaktorsysteme nutzen wir beispielsweise, um die Prozesse von altersbedingtem oxidativen Stress zu untersuchen. Studien mit größeren Versionen dieser Technologie zielen darauf ab, die Kulturbedingungen für die Zellexpansion und die extrakorporale Organunterstützung zu verbessern. Weitere Entwicklungen beinhalten Kulturmodelle und Technologien für klinische Wundtherapien und Hautzelltransplantationen. Mit unseren Studien sind wir in ein internationales Netzwerk von Forschern eingebettet.

Anwendungen für weitere Zelltypen sind möglich und können individuell getestet werden.

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Methoden

  • Hochdichte-Perfusionskulturen von Primärzellen und Stammzellen in 3D-Multikompartmentbioreaktoren mit Volumina von 0,5 ml bis 600 ml
  • Kultur und Expansion von humanen embryonalen Stammzellen und von humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen) in 2D- und 3D-Kultursystemen
  • Isolierung und 3D-Kultivierung von primären humanen Leberzellen, Progenitorzellen und Zelllinien
  • Kultivierung von Keratinozyten und Haut-Fibroblasten
  • Methoden der Zellcharakterisierung: funktionale Parameter, Histologie, Immunfluoreszenz, Histologie/Immunhistochemie, mRNA-Analyse (PCR-Methode)

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Kooperationen

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Kontakt

Dr. Katrin Zeilinger
Dr. Katrin Zeilinger

Charité - Universitätsmedizin Berlin
Berlin-Brandenburger Centrum für
Regenerative Therapien
Biomedizinisches Forschungszentrum
Augustenburger Platz 1
13353 Berlin

Telefon: +49 (0)30 450 552 501
Fax: +49(0)30 450 559 909
Email: katrin.zeilinger@charite.de

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