The establishment of non‐viral reprogramming methods and pancreatic differentiation in organotypic models for the production of patient‐specific pancreatic cells

Abstract

Typ 2 Diabetes Mellitus ist mit DNA‐Variationen assoziiert. In dieser Arbeit wurde die Fragestellung bearbeitet, wie man genetische Prädispositionen und deren Wirkmechanismen aufklären kann. Notwendig dafür waren 3 wesentliche Arbeitsschritte. In einem ersten Schritt wurden primäre Keratinozyten als Patienten‐spezifisches Spendermaterial aus gezupften Haaren gewonnen. Ein zweiter Schritt beinhaltete die Herstellung induziert‐pluripotenter Stammzellen (iPS‐Zellen) aus verschiedenen Zelltypen. Dafür wurden verschiedene nicht‐virale und nicht‐integrative Reprogrammierungsmethoden eingesetzt. In einem dritten Schritt wurden Differenzierungsmodelle zur Herstellung pankreatischer endokriner Zellen verwendet. Für eine optimale pankreatische Differenzierung wurden 3D Co‐Kultursysteme mit Endothelzellen analysiert. Dafür wurden humane embryonale Stammzellen, iPS‐Zellen und auch transgene murine embryonale Stammzellen verwendet. Die Arbeit beschreibt eine Strategie zur Analyse von DNA‐Variationen.

Type 2 Diabetes Mellitus is associated with DNA variations. The present study focused on the establishment of a strategy for the investigation of genetic predispositions and related mechanisms. Therefore, a work flow of 3 steps was established. The first step required the isolation of primary keratinocytes from plucked hair to obtain patient‐specific donor material. At second, the generation of induced pluripotent stem (iPS) cells wars necessary. Therefore, several non‐viral and nonintegrative reprogramming techniques were described. The third step aimed at the generation of pancreatic endocrine cells. To ensure an optimal pancreatic differentiation procedure, 3D co‐culture models with primary endothelial cells were applied. Detailed analysis was enabled by the use of transgenic murine embryonic stem cells and human embryonic stem cells, and human iPS cells. Together, the present study describes a strategy for the analysis of patient‐ and disease specific DNA variations.