Development of a gene expression data workflow of mesenchymal stem cells cultivated in hydrogel-based 3D cell cultures

Abstract

Traditionell werden zweidimensionale (2D) Monolayer-Zellkulturen bei der Entwicklung von therapeutischen Arzneimitteln verwendet. Diese Kulturen haben mehrere Vorteile, wie die Möglichkeit, einen hohen Durchsatz zu erzielen und die in vivo Reaktionen auf Arzneimittel für eine Reihe von Zielen und Signalwegen vorherzusagen. Nachteilig sind jedoch das Fehlen physiologisch relevanter Verhaltensweisen und das Fehlen einer gewebespezifischen Architektur, was zu unterschiedlichen Zell-Matrix-Interaktionen führt. Die dreidimensionale (3D) Zellkultur wurde entwickelt, um den Zellen eine physiologischere Umgebung zu bieten und die Nachteile von 2D-Systemen zu überwinden. Es ist anzumerken, dass 3D-Systeme, die auf Hydrogelen basieren, derzeit nicht automatisiert kultiviert werden, was zu höheren Kosten und höherem Arbeitsaufwand führt. Um dieses System zu automatisieren, ist es notwendig, den physiologischen Zustand der 3D-Zellkulturen zu überwachen, was im Rahmen dieser Masterarbeit mit Hilfe verschiedener Assays wie WST-8 und MTT, an menschlichen mesenchymalen Stammzellen durchgeführt wurde. Darüber hinaus wurden verschiedene RNA-Extraktionstechniken an 3D Kulturen getestet und eine Methode wurde erfolgreich implementiert. Nach der RNA-Extraktion wurde eine Genexpressionsanalyse mit Affymetrix Microarrays durchgeführt und verschiedene Analysetools wie die TAC-Software und R-Studio verwendet. Als Ergebnis wurde die Genexpression der verschiedenen Proben mit einer Referenz verglichen und ein R-Skript erstellt, das als Vorlage für weitere Analysen verwendet werden kann.*****Traditionally, two-dimensional (2D) monolayer cell cultures are used in the development of therapeutic drugs. These cultures have certain advantages like high-throughput-capabilities and the ability to anticipate in vivo drug responses for a range of targets and pathways.

Datum der Bewilligung	2022
Originalsprache	Deutsch
Gradverleihende Hochschule	Fachhochschule Wiener Neustadt GmbH
Betreuer/-in	Agnes Grünfelder (Betreuer)