3D multicellulaire celcultuur systemen voor real time inzichten in de rol van fysische en chemische signalen voor morfogenese en differentiatie van stamcellen

Hoewel vele studies erin geslaagd zijn om gedifferentieerde cellen aan te maken op basis van pluripotente stamcellen (PSC’s) door gebruik te maken van conventionele 2D celculturen, is een dergelijke aanpak onvoldoende om de complexiteit van morfogenese en de fenotypische samenstelling van in vivo weefsels en organen te recapituleren. Daarom zullen we in dit project geavanceerde 3D multicellulaire celkweek systemen ontwikkelen om de interactie tussen cellen en hun micro-omgeving (cel-cel interacties en interacties met fysische en chemische eigenschappen van de extracellulaire matrix, ECM) te bestuderen, en het belang hiervan voor celdifferentiatie en weefselorganisatie. Hiervoor zullen we een aantal innovatieve technologieplatformen ontwikkelen en integreren die ons in staat stellen om (1) de geschikte biochemische en biofysische ECM-gerelateerde signalen, alsook opgeloste stoffen (morfogenen, kleine moleculen) te definiëren om differentiatie en morfogenese te sturen, (2) veranderingen in celdifferentiatie en cel-cel-ECM interacties in 3D culturen real-time op te volgen via ‘slimme’ fluoroforen (3) die via CRISPR/Cas en eFlut technologie in de PSC’s worden ingebracht en (4) de rol van mechanische krachten op cellulaire en subcellulaire schaal na te gaan. Dergelijke geavanceerde 3D culturen moeten leiden tot een beter begrip van vroege morfogenese en de daaropvolgende differentiatie tot skeletspier-, hart- of levercellen, zowel op eencellig als multicellulair niveau, met inbegrip van de rol van externe chemische als fysische signalen. Wij zijn ervan overtuigd dat de doelstellingen van dit hoogst innovatieve en uitdagende projectvoorstel haalbaar zijn door het samenbrengen van een sterk interdisciplinair team van jonge en ervaren onderzoekers met expertise in stamcelbiologie, bioengineering, biosensor chemie en mechanobiologie van respectievelijk het departement Ontwikkeling en Regeneratie binnen de groep Biomedische Wetenschappen en de afdelingen Biochemie, Moleculaire en Structurele Biologie en Biomechanica, binnen de groep Wetenschap en Technologie. Deze unieke combinatie van expertises zal ons voor de eerste keer in staat stellen om de rol van de micro-omgeving in multicellulaire weefselachtige constructs te onderzoeken op een dynamische, real-time en systematische wijze. We verwachten dat de ontwikkelde technologieën en de verworven inzichten breed toepasbaar zijn voor een beter begrip van 3D morfogenese in het kader van in vitro ontwikkelingsbiologie, voor stamcel-gebaseerde regeneratieve geneeskunde toepassingen alsook voor ziektemodellen.

Trefwoorden:stem cell

Disciplines:Laboratoriumgeneeskunde, Palliatieve zorg en zorg rond het levenseinde, Regeneratieve geneeskunde, Andere basiswetenschappen, Andere gezondheidswetenschappen, Verpleegkunde, Andere paramedische wetenschappen, Andere translationele wetenschappen, Andere medische en gezondheidswetenschappen