Angiogenese und Immuno-Mechanik

Heilung beginnt mit der selbstständigen Organisation von Zellen in der Wunde, um wieder ein strukturiertes Gewebe entstehen zu lassen und die durch die Verletzung verloren gegangene mechanische Stabilität und intrinsische Vorspannung der verletzten Matrix wieder herzustellen. Unser Ziel ist es, diese selbstständige Organisation von Fibroblasten, Gefäßvorläufern, Immunzellen und mechanischer Instabilität in der komplexen Umgebung des Gewebes zu entschlüsseln. Ein besseres Verständnis dieses Wechselspiels bildet die Grundlage für neuartige Therapieansätze in der muskuloskeletalen Regeneration.

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Steuerung der Regeneration
Osmotische Modulation zur Beeinflussung der osteogenen Differenzierung von MSCs

Ziel des Projektes ist es, den Einfluss unterschiedlicher osmotischer Umgebungen auf die Zell-Matrix-Interaktionen zu verstehen. Zu diesem Zweck werden die Auswirkungen auf Zell- und Gewebeebene getrennt und kombiniert untersucht.

Wie beeinflusst die osmotische Modulation der extrazellulären Matrix die osteogene Differenzierung von mesenchymalen Stromazellen (MSCs)?

Die Gewebehydratation und Wasserbindung beeinflusst viele Prozesse in der menschlichen Physiologie. Auf zellulärer Ebene beeinflusst der osmotische Druck die Entscheidungen über das Zellschicksal der mesenchymalen Stromazellen (MSCs). Dieses Zellverhalten wurde bisher jedoch hauptsächlich in 2D-Zellkulturexperimenten untersucht. Auf der Ebene des Gewebes wurde gezeigt, dass die Hydratation die Mechanik der extrazellulären Matrix (ECM) beeinflusst.

Mit dem Fokus auf der Gewebeebene untersuchen wir, wie Hydratation und Wasserbindung die biophysikalischen Eigenschaften der ECM beeinflussen. Dazu setzen wir mechanische Charakterisierungsmethoden und Magnetresonanztomographie (MRT) T1 und T2* Mapping in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe Medizinische Physik des Universitätsklinikums Jena ein.

Auf der Ebene von Zellen und Geweben wollen wir darüber hinaus aufklären, wie Zell-Matrix-Interaktionen durch sich verändernde osmotische Umgebungen beeinflusst werden. In Zusammenarbeit mit David Mooney setzen wir daher Biomaterialien als künstliche Zellmikroumgebungen ein, um die Funktion von MSC zu untersuchen.