16.11.2018
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Schwingungsspektroskopische Untersuchungen zu zellulären Altersprozessen von humanen Fibroblastzellen

Eberhardt, Katharina - Friedrich-Schiller-Universität Jena (2017)


Um die Gesundheit bis ins hohe Alter zu gewährleisten, sind die alternsassoziierten Fehlfunktionen und Erkrankungen von Interesse. Ziel der Alternsforschung ist es, diese Mechanismen zu identifizieren und Ansatzpunkte zu gewinnen, die den Zustand des "gesunden" Alterns verlängern können. Humane Zellen nehmen im Gewebe verschiedene Zellzustände ein. Neben der Proliferation können Zellen im Zellzyklus aufgrund exogener und endogener Stressoren arretieren. Unterschieden werden seneszente und quieszente Zellen, die durch einen irreversiblen bzw. reversiblen Zellzyklusarrest gekennzeichnet sind. Übergänge in andere Zellzustände werden dadurch verhindert. Jedoch beruhen die meisten Erkenntnisse zu zellulären Veränderungen auf zweidimensionalen (2D) Zellkultivierungen. Werden Zellen dagegen in einem dreidimensionalen (3D) Modell kultiviert, imitieren diese das Verhalten unter natürlichen Umgebungsbedingungen. Auch unterliegen die durch den Zellzyklusarrest gekennzeichneten Zellen ähnlichen Signalwegen. Dadurch treten gemeinsame Merkmale in quieszenten und seneszenten Zellen auf. Zudem beruht die Detektion dieser Zellen auf charakteristischen Biomarkern, die z. B. nicht einheitlich exprimiert werden. Auch sind bisherige Marker nicht ausreichend spezifisch und können die Zellzustände nicht eindeutig voneinander abgrenzen.

Alternative Identifizierungsmethoden, die markierungsfrei, nicht-invasiv und in vivo einsetzbar sind, werden daher für die Alternsforschung benötigt. Die Schwingungsspektroskopie, wie die Raman- und Infrarot-Spektroskopie, werden daher als Analysetechniken in der hier vorliegenden Arbeit verwendet, um seneszente Zellen gegenüber proliferierenden bzw. quieszenten Zellen in 2D- bzw. 3D-Umgebungen zu untersuchen und abzugrenzen. Mit Hilfe multivariater Datenanalysen sollen Muster in den umfangreichen Datensätzen sowie feine spektrale Unterschiede sichtbar gemacht werden.


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