Aufbau und Charakterisierung von komplexen, humanen, bronchialen dreidimensionalen (3D)-Atemwegsmodellen mit asthma-ähnlichen Eigenschaften als in vitro Testsystem für neue Therapieansätze

Dieses Projekt hat zum Ziel, mit Hilfe des Tissue Engineerings 3D-Atemwegsmodelle mit asthma-ähnlichen Eigenschaften zu entwickeln. Für diese Modelle werden humane, primäre, bronchiale Epithelzellen in Co-Kultivierung mit Fibroblasten in 3D in respiratorisches Epithel differenziert, welches der in vivo Situation sehr ähnelt. Für die Entwicklung des allergischen Asthmas spielen die beiden Zytokine Interleukin (IL)-4 und 13 eine entscheidende Rolle. Im Laufe dieses Projektes werden zwei verschiedene IL-Behandlungsstrategien untersucht. Zum einen werden zunächst normale 3D-Atemwegsmodelle für 21 Tage ausdifferenziert. Anschließend werden diese 3D-Modelle mit IL-4 und IL-13 für weitere sieben Tage behandelt. In einem zweiten Ansatz werden die 3D-Modelle in Gegenwart von IL-4 und IL-13 differenziert. Die Behandlung mit den Interleukinen dient dazu, asthma-ähnliche Bedingungen zu simulieren. In diesem Projekt sollen zunächst, die durch die unterschiedlichen asthma-ähnlichen Bedingungen auftretenden Veränderung des Atemwegsepithels näher bestimmt und weiter charakterisiert werden. Dabei fokussieren wir uns auf die Charakterisierung der epithelialen Barriere, der Zilienbildung und der Zilienschlagfrequenz sowie der Mukusproduktion. Da verschiedenes Spendermaterial für die Herstellung der 3D-Modelle genutzt wird, soll geklärt werden, inwieweit sich die verwendeten Zellen in ihrem IL-4- und IL-13-Rezeptorstatus unterscheiden. Da dies einen großen Einfluss auf die Eigenschaften der asthma-ähnlichen 3D Modelle ausübt.