Neues DFG-Projekt für IMB bewilligt: „Virtuelle Nische: Modellierung und Computersimula­tion der zeitlich-räumlichen Dynamik hämatopoieti­scher Stammzellen in ihrer lokalen Knochenmarkum­gebung“

Hämatopoetische Stammzellen (HSCs) sind im gesunden Organismus zumeist im Knochenmark zu finden. Dort gibt es ein spezielles Mikromilieu, welches HSCs benötigen, um zu überleben und ihre Funktion korrekt erfüllen zu können. Dieses Mikromilieu wird in der Literatur oft auch als Stammzell-Nische bezeichnet. 

Obwohl viele Komponenten der Nische (u.a. unterschiedliche Zelltypen und Teile der extrazellulären Matrix) experimentell identifiziert wurden, ist nach wie vor unklar, wie genau das dynamische Zusammenspiel all dieser Komponenten und damit die Regulation der HSCs realisiert wird. Ein solches Verständnis ist nicht nur aus grundlagenwissenschaftlicher Sicht interessant. Auch aus medizinisch-praktischer Perspektive ist es höchst relevant, denn viele Erkrankungen, wie z.B. Leukämien, gehen auf Störungen im Bereich der Stammzellen und ihrer Regulation zurück. Somit trägt ein besseres Verständnis der Stammzell-Nischen-Interaktion potenziell auch zu verbesserten Therapieoptionen bei.

In dem jetzt seitens der DFG mit 338.000 € geförderten Projekt sollen experimentelle in vitro und in vivo Beobachtungen im Rahmen einer Simulationsumgebung in silico zusammengeführt werden. Speziell geht es darum, die komplementären experimentellen Erkenntnisse, d.h. stark eingeschränkte Beobachtungen in realistischen Umgebungen (in vivo) und gut quantifizier- und kontrollierbare Beobachtungen in artifiziellen Umgebungen (in vitro) virtuell zusammenzuführen, um somit die Systemdynamik insgesamt besser beschreiben und verstehen zu können. 

Das von Prof. Ingo Röder geleitete Projekt wird am IMB unter Mitwirkung von Prof. Ingmar Glauche und Dipl.-Biomath. Thomas Zerjatke bearbeitet. Darüber hinaus wird eine naturwissenschaftliche Doktorandenstelle in diesem Rahmen ausgeschrieben. Von experimenteller Seite wird das Projekt von unterschiedlichen lokalen und internationalen Arbeitsgruppen unterstützt. Hierzu zählen das IKL der Medizinischen Fakultät Dresden (Prof. Kalafati), das Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden (Prof. Werner), die Universität Glasgow (u.a. Profs. Wheadon, Copland, Salmeron-Sanchez, Dalby), das Universitätsspital Zürich (Prof. Nombela Arrieta) und das ICREA Barcelona (Prof. Florian). Bezogen auf die Nutzung spezieller Software, arbeiten wir in diesem Projekt zudem mit dem ZIH der TU Dresden (Dr. Brusch) zusammen.