Interdisziplinäres Zentrum
für Bioinformatik


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Multiparametric Monitoring and Steering of Mesenchymal Stem Cell derived Cartilage Formation in 3D Production Systems (MS CartPro)



Projektleitung: Prof. Dr. Markus Löffler (IZBI, IMISE)
Wissenschaftliche Koordination: Dr. Jörg Galle (IZBI)
Mitarbeiter am IZBI: Dr. Martin Hoffmann, Dr. Jens-Peer Kuska
Projekt-Webseite: http://www.ms-cartpro.de

Projektziel: Das Forschungsprojekt umfasst die koordinierte Entwicklung der einzelnen Komponenten eines Produktionssystems für Knorpelimplantate aus adulten mesenchymalen (Bindegewebs-) Stammzellen, sowie die Etablierung von Protokollen der Stammzell-Differenzierung im Bioreaktor.


Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)


Laufzeit des Projektes: 3 Jahre (September 2006 - August 2009)



Das MS CartPro Verbundprojekt gliedert sich in 3 Projektbereiche:

Bioreaktorgruppe (Biotechnologisch-Biomedizinisches Zentrum (BBZ), Prof. Augustinus Bader)

Die Bioreaktorgruppe stellt isolierte Stammzellpopulationen von Schaf und Mensch für die eigene und die Forschung der Projektpartner zur Verfügung und charakterisiert diese Stammzellpopulationen mit geeigneten bioanalytischen Methoden. Die Gruppe entwickelt wesentlich den GMP-fähigen Bioreaktor und integriert dabei die neu entwickelten Monitoring-Komponenten der biophysikalisch arbeitenden Projektgruppe. Sie führt im Besonderen auch die Experimente zur Entwicklung und Validierung optimierter Kultivierungsprotokolle durch.

MSCartPro Femur Gelenkfläche am Oberschenkelknochen eines Schafs (links) und arthroskopische Kniegelenksaufnahme (rechts).


Biophysikgruppe (Institut für Experimentelle Physik I, Prof. Josef A. Käs; Institut für Experimentelle Physik II, Prof. Wolfgang Grill; Institut für Medizinische Physik und Biophysik der Medizinischen Fakultät, PD Dr. Jürgen Schiller)

Die Biophysikgruppe erforscht und entwickelt innovative Technologien zur nicht-invasiven Zellsortierung (MOS), zum nicht-invasiven online-Monitoring der Zellkulturen auf Einzelzellniveau (kombinierte PSAM und CLSM) und zur multipara-metrischen Qualitätskontrolle der produzierten Implantate. Diese neu entwickelten Technologien werden in Zusammenarbeit mit der Bioreaktorgruppe zeitnah in das Produktionssystem integriert.


MSCartPro Femur
Ultraschall Mikroskop mit Phasenkontrast (PSAM, 1.2GHz) kombiniert mit konfokalem Laser-scanning Mikroskop (CLSM).



Bioinformatikgruppe (Interdisziplinäres Zentrum für Bioinformatik (IZBI), Prof. Markus Loeffler, Dr. Jörg Galle)

Die Bioinformatikgruppe entwickelt eine Bildverarbeitungs-Software, die es erlaubt, die Organisation von Stammzellkulturen aus Bildserien der Monitoring Systeme automatisiert zu rekonstruieren und zu charakterisieren. Weiterhin erstellt sie aufbauend auf den erhobenen Messergebnissen und dem aktuellen zellbiologischen Wissen ein Computermodell der Linienspezifizierung und Differenzierung von mesenchymalen Stammzellpopulationen. Mit Hilfe dieses Modells plant die Bioinformatikgruppe experimentelle Versuchsserien der Bioreaktorgruppe mit dem Ziel, spenderspezifische Produktions-Protokolle zur Steuerung des Bioreaktors zu optimieren.