Schwerpunkt der Forschungsar­beit

Das Ziel meiner Gruppe ist es zu verstehen, wie Vorläuferzellen des Pankreas architektonische Hinweise lesen, um zwischen Expansion und Differenzierung zu unterscheiden. Wir nutzen diese Prinzipien, um den Prozess in vitro aus Stammzellen zu rekonstruieren.

Organoide Modelle der Bauchspeicheldrüsenentwicklung und Diabetes 

Uns ist es gelungen, 3D-Modelle der Bauchspeicheldrüsenentwicklung in der Zellkulturschale (Pankreasorganoide) zu entwickeln, die aus Zellen von Mausembryonen oder aus menschlichen pluripotenten Stammzellen (ESCs, iPSCs) bestehen. Wir haben in diesem Zusammenhang einen Single-Cell-Transkriptom-Atlas der Zellen in Organoiden erstellt und diesen mit dem fötalen menschlichen Pankreas verglichen. Mit Hilfe genetischer Veränderungen menschlicher Stammzellen untersuchen wir an menschlichen Organoiden, wie Gene, die während der Schwangerschaft exprimiert werden, den Fötus für die spätere Entwicklung von Diabetes prädisponieren.

In vitro Entwicklung von Betazellen aus Stammzellen

Wir stellen Vorläuferzellen der Bauchspeicheldrüse aus Stammzellen her und haben darüber hinaus Protokolle zu deren Vermehrung entwickelt. Diese Zellen können anschließend weiter in Betazellen differenziert werden. Dies ermöglicht es, den Prozess der Betazellproduktion mit dem Ziel einer therapeutischen Transplantation für die Diabetestherapie hochzuskalieren.

Beiträge einzelner Zellen zu einer Organgemeinschaft

Mithilfe der Organoide von Mensch und Maus, 2D-Stammzellkulturen, Mausgenetik und Live-Bildgebung untersuchen wir, wie jede Zelle die Entscheidung trifft, sich zu vermehren oder zu differenzieren. Wir untersuchen, wie architektonische Hinweise entlang der Gänge die Differenzierung endokriner Zellen steuern, insbesondere die Zusammenhänge zwischen planarer Zellpolarität, duktaler Strömung und Cilien. Wenn wir diesen Prozess verstehen, können wir ihn kontrollieren und zahlreiche Betazellen für die Diabetes-Therapie erzeugen.

Zukünftige Projekte und Ziele

• Verständnis dafür, was die Reifung und Funktionalität von Betazellen fördert
• Gezielte Differenzierung menschlicher pluripotenter Stammzellen in Betazellen, um die menschliche endokrine Entwicklung zu verstehen und Zelltherapien für Diabetes zu entwickeln
• Entwicklung von Modellen, die das Verständnis dafür ermöglichen, wie Mutationen, die die Entwicklung beeinflussen, zu Diabetes im späteren Leben prädisponieren
• Verwendung von Organoiden für Untersuchungen, die darauf abzielen, Signalwege zu identifizieren, die die Differenzierung und Morphogenese von Pankreas und endokrinen Zellen steuern.