Das WIN-Kolleg

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1.3. Mathematische Modellierung von Stammzellprozessen
Biologische Vorgänge wie z. B. Zellmigration, Zellzyklus, symmetrische und asym-
metrische Zellteilung und deren Veränderungen lassen sich mit Hilfe mathematischer
Methoden und Computersimulationen beschreiben. Diese Herangehensweise ver-
folgt zwei Ziele: Einerseits ermöglicht sie die Integration und Interpretation von
Daten, die zur Bearbeitung biologischer Hypothesen und zur Entwicklung von
Experimenten nötig sind. Andererseits bieten mathematische Modelle und deren
Simulation die Möglichkeit, das Verhalten der untersuchten biologischen Prozesse
vorherzusagen und zu extrapolieren, wie sich ein System unter anderen Bedingun-
gen verhält. Diese interaktive und iterative Verknüpfung von Modell und Experi-
ment nutzen wir, um wesentliche Mechanismen der Alterungsprozesse und der
Regeneration und Selbstorganisation von Stammzellsystemen herauszuarbeiten.

passage2

adipöse tissue

passage 1

CFU-F assay (2x)

CFU-F assay (2x)

CFU-F assay (2x)

clonal analysis
of differentiation

clonal analysis
of differentiation

clonal analysis
of differentiation

cells/well:
30





Abb.l: Scheina der Limiting Dilution Assays im 96-well-Format. Parallel zur Aussaat in Kulturflaschen wur-
den frisch isolierte Zellen in einer Verdünnungsreihe (100,300, 1000,3000 Zellen /well) ausgesät, uni die
CFU-f-Frequenz zu bestimmen. Die Platten wurden nach 14 Tagen ausgewertet und danach mittels ent-
sprechendem Medium in Richtung adipogener und osteogener Differenzierung induziert. MSC in Kul-
turflaschen wurden bei 80% Konfluenz passagiert, und bei jeder Passage wurden MSC für die Limiting
Dilution Assays nach Schema in 96-well-Platten ausgesät.

2. Ergebnisse
2.1. Analyse der zellulären Seneszenz in vitro
Die Verwendung von MSC im Rahmen der regenerativen Medizin setzt eine Isola-
tion und Expansion der Zellen durch in wtro-Kultur voraus. Dabei unterliegen MSC
ebenso wie alle anderen primären Zellen dem Prozess der replikativen Seneszenz