dc.contributor.author
Józefczuk, Justyna
dc.date.accessioned
2018-06-07T15:57:12Z
dc.date.available
2010-01-12T08:14:00.694Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/1830
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-6032
dc.description.abstract
The differentiation of human embryonic stem cells (hESCs) into functional
hepatocytes provides a powerful in vitro model system for analysing the
molecular mechanisms involved in liver development. Moreover, a well-
characterized renewable source of hepatocytes differentiated from human ES
cells could be used for in vitro assays of drug metabolism and toxicology. The
mechanisms underlying the molecular embryological events leading to fetal
liver development has been studied by genetic analysis in rodents and explants
studies in the model organisms such as the chick embryo. Nowadays the
pluripotent characteristics of human ES cells provide great promise for the
study of early development in man. Especially because protocols leading to
differentiation of human ES cells into cells possessing morphologic and
molecular features typical for hepatocytes are available. Genetic studies in
the model organisms have unveiled the major inducers of hepatogenesis such as
FGF4, BMP2, HGF, oncostatin M and dexamethasone. Currently the biggest
challenge is to gain insight into target genes and associated signaling
pathways regulated by extracellular ligands, which are normally sequentially
supplemented into in vitro differentiation protocols. This knowledge will in
turn enhance our understanding of the dynamic developmental events at the
transcript and proteome level. This study was aimed at elucidating mechanisms
of in vitro hepatogenesis, which mimics the in vivo process. In order to
performed time-resolved analysis of the process of hepatogenesis, I used a
reproducible in vitro system (two different protocols) and analysed the
transcriptomes of the differentiating human ES cells in a step-wise manner
(definitive endoderm induction, early hepatic cells, hepatic maturation)
throughout the entire process. This in vitro analysis has revealed a broad
spectrum of molecular cascades involving cell surface receptors,
transcriptional regulators and associated signaling pathways that might be
driving hepatogenesis in vivo. In addition, these experiments revealed that at
the transcriptional level human ES cells-derived hepatocyte-like cells have
some similarity to fetal liver, but in some aspects present an individual,
exclusive transcription pattern. In summary, the results suggest that an in
vitro system for hepatic differentiation is a potent tool for analyzing
molecular pathways involved at each stage of this process. However, further
effort is required to obtain more mature cells, and the knowledge gained from
the transcript analysis might aid in achieving this goal.
de
dc.description.abstract
Die Differenzierung humaner embryonaler Stammzellen (hESC) in funktionelle
Hepatozyten bietet ein effektives in vitro Modellsystem zur Untersuchung von
molekularen Mechanismen, die an der Leberentwicklung beteiligt sind. Darüber
hinaus kann die gut charakterisierte, erneuerbare, aus humanen ES-Zellen
differenzierte Hepatozytenquelle für in vitro Tests verwendet werden, welche
die Verstoffwechselung von Pharmaka untersuchen, sowie in der Toxikologie.
Mechanismen der zugrunde liegenden molekular-embryologischen Prozesse, die zu
der fötalen Leberentwicklung führen, wurden in der Vergangenheit mittels
genetischer Analysen in Nagetieren sowie durch Explantatstudien an
Modellorganismen wie Hühnerembryonen untersucht. Die pluripotenten
Eigenschaften der embryonalen Stammzellen eröffnen heutzutage diverse
Möglichkeiten zur Erforschung der Frühentwicklung des Menschen. Unter anderem
stehen Protokolle zur Verfügung die die Differenzierung von humanen ES-Zellen
in Zellen mit typischen morphologischen und molekularen Hepatozytenmerkmalen
ermöglichen. Durch genetische Studien an Modellorganismen wurden die
wichtigsten Induktoren der Hepatogenese wie FGF4, BMP2, HGF sowie Oncostatin M
und Dexamethason aufgedeckt. Die derzeit gröβte Herausforderung ist es, deren
leberspezifische Zielgene zu identifizieren und einen Einblick in den
jeweiligen Induktionsprozess zu gewinnen. Solche Induktionsprozesse werden
durch extrazelluläre Liganden reguliert, welche gewöhnlich während des in
vitro Differenzierungsprozesses hinzugefügt werden. Dieses Wissen erweitert
wiederum unser Verständnis der dynamischen Entwicklungsprozesse auf der
Transkriptions- und Proteomebene. Das Ziel dieser Studie war es, in vitro
Hepatogenesemechanismem aufzuklären, die den Prozess imitieren, welcher in
vivo abläuft. Um die zeitliche Abfolge der differenziellen Genxpression im
Prozess der Hepatogenese zu untersuchen, verwendete ich ein reproduzierbares
in vitro System (zwei verschiedene Protokolle) und untersuchte schrittweise
die Transkriptome verschiedener Differenzierungsstadien der humanen ES-Zellen:
endgültig induziertes Entoderm, frühe Leberzellen, adulte Leberzellen. Diese
in vitro Analysen haben ein breites Spektrum molekularer Kaskaden aufgedeckt,
in die Oberflächenrezeptoren, Transkriptionsregulatoren sowie intrazelluläre
Systeme der Signalübertragung involviert sind und welche für die Induktion der
Hepatogenese in vivo verantwortlich sein könnten. Darüber hinaus haben die
Experimente gezeigt, dass die Hepatozyten-ähnlichen Zellen, die aus
undifferenzierten hES-Zellen generiert wurden, auf der Transkriptionsebene
eine ähnliche Genaktivität aufweisen wie die Zellen der fötalen Leber.
de
dc.format.extent
XVII, 124 S.
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
human Embryonic Stem Cells
dc.subject
expression profilling
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.title
Differentiation of human embryonic stem cells into hepatocytes as a tool to
analyse dynamic regulatory events during hepatogenesis in vitro
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Hans Lehrach
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Petra Knaus
dc.date.accepted
2009-12-17
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000015184-8
dc.title.translated
Die Differenzierung humaner embryonaler Stammzellen in Hepatozyten als eine
Methode zur Untersuchung von molekularen Prozessen bei der Hepatogenese in
vitro
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000015184
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000006849
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access