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Humane induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC) bieten die Aussicht auf einen unbegrenzten Vorrat an Zellen, die für tierfreie Toxizitätsstudien verwendet werden können. Daher wird die Erforschung der Mechanismen der spezifische zelluläre Entwicklung, wie die von Leber- und Nervenzelllinien durch iPSC übernommen werden können, rasch ausgeweitet. Die derzeitigen Verfahren für die Erzeugung von iPSC-Zellen leiden jedoch unter der unzureichenden Feststellung der zellulären Identität.
Die StemNet-Forschungsgruppe hat gezeigt, dass aktuelle Methoden, die Entwicklungssignalprozesse in vitro nachahmen, um hepatozytenähnliche Zellen (HLC) aus iPSC zu gewinnen, keine vollständige Festlegung auf die Hepatozytenlinie bewirken. Vielmehr entstehen bei der HLC-Differenzierung Zellen mit Merkmalen von Hepatozyten, Darmzellen und anderen Zelltypen in einer „Hybridzelle“.
Die StemNet-Forschungsgruppe geht diese Herausforderungen an, indem sie modernste molekularbiologische Techniken in Kombination mit Bioinformatik einsetzt, um den transkriptomischen und epigenetischen Zustand von iPSC-abgeleiteten Zellen zu analysieren und zu verändern. Zu den zentralen Zielen gehören die Identifizierung und Aktivierung von genregulatorischen Netzwerken, die eine korrekte Differenzierung fördern, aber in iPSC-abgeleiteten Zellen inaktiv sind, sowie die Identifizierung und Unterdrückung von genregulatorischen Netzwerken, die eine Differenzierung im Hybridzustand fördern.
Obwohl es noch einige Herausforderungen gibt, bietet die iPSC-Technologie die einzigartige Möglichkeit, die Wirkung von Entwicklungstoxika auf die Zelldifferenzierung zu untersuchen. Daher etabliert die Gruppe ein iPSC-basiertes In-vitro-Testsystem für die Bewertung der Entwicklungstoxizität in neuronalen Vorläuferzellen. Die Forschung wird in enger Zusammenarbeit mit Projektgruppen der Abteilung Toxikologie und der Abteilung Immunologie sowie mit nationalen und internationalen Partnern durchgeführt.
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