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Link to bioRxiv paper: http://biorxiv.org/cgi/content/short/2023.02.27.530299v1?rss=1 Authors: Prescott, R. A., Pankow, A. P., de Vries, M., Crosse, K., Patel, R. S., Alu, M., Loomis, C., Torres, V., Koralov, S. B., Ivanova, E. N., Dittmann, M., Rosenberg, B. R. Abstract: The airway epithelium is composed of diverse cell types with specialized functions that mediate homeostasis and protect against respiratory pathogens. Human airway epithelial cultures at air-liquid interface (HAE) are a physiologically relevant in vitro model of this heterogeneous tissue, enabling numerous studies of airway disease. HAE cultures are classically derived from primary epithelial cells, the relatively limited passage capacity of which can limit experimental methods and study designs. BCi-NS1.1, a previously described and widely used basal cell line engineered to express hTERT, exhibits extended passage lifespan while retaining capacity for differentiation to HAE. However, gene expression and innate immune function in HAE derived from BCi-NS1.1 versus primary cells have not been fully characterized. Here, combining single cell RNA-Seq (scRNA-Seq), immunohistochemistry, and functional experimentation, we confirm at high resolution that BCi-NS1.1 and primary HAE cultures are largely similar in morphology, cell type composition, and overall transcriptional patterns. While we observed cell-type specific expression differences of several interferon stimulated genes in BCi-NS1.1 HAE cultures, we did not observe significant differences in susceptibility to infection with influenza A virus and Staphylococcus aureus. Taken together, our results further support BCi-NS1.1-derived HAE cultures as a valuable tool for the study of airway infectious disease. Copy rights belong to original authors. Visit the link for more info Podcast created by Paper Player, LLC

Link to bioRxiv paper: http://biorxiv.org/cgi/content/short/2022.10.20.513071v1?rss=1 Authors: LeBlanc-Straceski, J., Williams, R., Ward, K., Bates, A., Duran, C., Anderson, L., Murray, M., PereiraBadji, J., Shoushani, C., Thibault, J. Abstract: In a cellular model of Down Syndrome, hTERT immortalized RPE-1 (human retinal pigment epithelial-1) cells carrying an extra copy of chromosome 21 exhibit reduced fitness, in part, as an increase in doubling time (or a reduction in cell proliferation rate) in culture. ROCK2 (Rho associated coiled-coil containing kinase 2) was identified in a whole genome CRISPR knockout (KO) screen designed to identify genes and pathways that could be therapeutically targeted to improve cell proliferation (Replogle JM, et al. manuscript in preparation). ROCK2 KO cell lines of both RPE-1 euploid and trisomy 21 aneuploid cells were created using CRISPR. Trisomy 21 ROCK2 KO cell lines showed a modest increase in cell proliferation rate compared to the parental aneuploid cells, similar to the relative effect that ROCK2 knockout had in the whole genome CRISPR screen. Euploid ROCK2 KO cell lines showed no difference in growth rate vs their ROCK2 expressing counterparts. Changes in doubling time in response to two pharmaceutical ROCK inhibitors, Fasudil and Y27632, also showed the same modest increase in cell proliferation rate in the trisomy cells. The actin cytoskeleton, a target of ROCK2 regulation, exhibited long stress fibers that aligned across multiple contiguous cells in confluent trisomy 21 ROCK2 KO cells compared to the disorganized stress fibers of the parental trisomy 21 cells with normal ROCK2 expression. Copy rights belong to original authors. Visit the link for more info Podcast created by Paper Player, LLC

"BioViva is engaging in a bold implementation of genetic rejuvenation therapies - a first step on a path that I have been proposing for 15 years" -Aubrey de Grey "Elizabeth Parrish has taken the bull by the horns to spearhead an approach to cure aging using gene therapy that no one has ever had the guts to do before. Her gene therapy approach at BioViva makes all of the previous theoretical iterations of telomerase activation nearly obsolete. It will finally deliver on the promise of my team’s discovery of the hTR and hTERT genes at Geron Corporation and take that promise to the next, powerful and groundbreaking level. THIS is the future of Telomere Biology and therefore human longevity." -Bill Andrews Elizabeth Parrish is the Director of Outreach at the Complex Biological Systems Alliance (CBSA), Founder at BioTrove Investments, Secretary of the Board at the Regenerative Technology Alliance, and Admin Management at 3 Circles LLC.  Liz is a leading voice of progress, reason, and education for the advancement of biotechnology and serves as a Motivational Speaker for the Life Sciences. She is actively involved in international educational media outreach and works with the International Longevity Alliance (ILA). The Complex Biological Systems Alliance (CBSA) is an international multidisciplinary team of researchers investigating fundamental questions in biology and medicine. The CBSA is a unique platform for advanced scientific discourse and discovery. The mission of the CBSA is to further scientific understanding of biological complexity and the nature and origins of human disease. To this end, the CBSA is developing novel mathematical, statistical, and experimental models to uncover fundamental threads of molecular information essential to key cellular functions and biological processes. CBSA members are afforded access to these tools to expedite scientific publication of their research. Moreover, these models provide the means to establish a new paradigm in evolutionary biology. BioTrove Investments is committed to offering a meaningful way for people to fund research in biotech. This research will help alleviate disease caused by cellular degeneration. New evidence supports the important role of genetics, stem cells, and biotech on health, longevity, and curing of disease. BioTrove Investments wishes to advance research throughout the world to accomplish cures and improve resistance to defects and disease, as well as to achieve physical improvements in the human body. They intend to create a voice for progress, reason, and education for the advancement of biotech. The Regenerative Technology Alliance (RTA) is a 501(c)(6) nonprofit trade association that brings together individuals, companies, and organizations who work in advancing the emerging field cell & regenerative medicine.  The mission of the RTA is to be a strong and unifying voice in the emerging field of regenerative technologies; to bring together the leaders of this field to develop true global standards for the processing of human tissues & cells used in the field of regenerative medicine; to provide leadership to effectively self-manage & self-police the industry; and to actively engage with regulators & health agencies to develop a third way model for the safe translations of cell therapies from the bench to the bedside.    

Hintergrund: Hyaluronan (HA) ist ein wichtiger Bestandteil von vielen Geweben und Flüssigkeiten des Körpers. HA beeinflusst die Makro- und Mikroumgebung und kann direkt über Rezeptoren wie CD44 (cluster of differentiation 44) und RHAMM (receptor for HA mediated motility) mit den Zellen wechselwirken. Dadurch hat HA Einfluss auf die Aktivierung, Migration und Proliferation von Zellen sowie auf den Umbau der extrazellulären Matrix. HA kann das Verhalten der Osteoblasten, Osteozyten und Osteoklasten beeinflussen und ist somit ein wichtiger Faktor sowohl für die gesunde Knochenhomöostase als auch für die Frakturheilung. Hyaluronansynthasen (HAS) sind komplexe Membranproteine, die für die Synthese von HA verantwortlich sind. Bei Säugetieren sind drei Isoformen bekannt: HAS1, HAS2 und HAS3. Sie zeigen eine hohe Homologie in ihrer Sequenz und Struktur, unterscheiden sich aber in Stabilität, Syntheserate und Länge des HA. Der genaue Regulierungsmechanismus der HAS ist noch nicht bekannt. Bisher wurde über eine Regulation durch externe Signalmoleküle, Ubiquitinierung oder Phosphorylierung berichtet. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Modellsystem zur Untersuchung der Regulation der Aktivität der HAS aufgebaut. Mit diesem sollte die Interaktion der HAS mit dem Aktinzytoskelett als möglicher Regulationsmechanismus untersucht werden. Methoden: Zu diesem Zweck wurden drei Zelllinien hergestellt. Zum einen hTERT immortalisierte hMSCs (human mesenchymal stem cells), die sogenannten SCP1, welche jeweils eine der HAS-Isoformen, fusioniert mit einem eGFP-Tag, stabil exprimieren. Des Weiteren SCP1, die Lifeact-mRFPruby exprimieren, welches F-Aktin fluoreszenzmarkiert. Schließlich doppeltransduzierte hMSCs, welche sowohl HAS-eGFP als auch Lifeact-mRFPruby exprimieren. Als Gentransfersystem wurden Lentiviren eingesetzt. Zuerst wurden die Zellen hinsichtlich der stabilen und funktionellen Expression ihres Transgens anhand verschiedener Methoden untersucht. Mittels Immunfluoreszenzmikroskopie wurde eine Kolokalisation von Aktin und HAS dargestellt. In fluoreszenzmikroskopischen Timelapse-Aufnahmen wurden die Bewegungsmuster der HAS beobachtet. Ergebnisse: Mittels RT-PCR, Western Blot und Fluoreszenzmikroskopie wurde nachgewiesen, dass die Zelllinien SCP1-HAS1-eGFP D6, SCP1-HAS2-eGFP und SCP1-HAS3-eGFP E6 alle ihr jeweiliges HAS-eGFP-Gen stabil exprimieren. Die Funktionalität der HAS-eGFP wurde mit einem HA-spezifischen ELISA und mit einem selbst etablierten Aktivitätsassay untersucht, welcher das HA durch den biotinylierten HA-Bindekomplex (bHABC) färbt. Im ELISA zeigten alle Zelllinien eine statistisch signifikant höhere Hyaluronanproduktion als die Negativkontrolle. Die HAS3-überexprimierende Zelllinie erzielte von allen die höchste HA-Konzentration. In der Färbung mit bHABC war deutlich zu erkennen, dass diejenigen Zelllinien, in denen eine der HAS-eGFP-Isoformen überexprimiert wurde, eine stärkere Braunfärbung zeigten als Zellen der Negativkontrolle. Für den Nachweis, dass die HAS-eGFP in der Membran lokalisiert sind, wurden Immunfluoreszenzfärbungen gegen den Oberflächenmarker CD44 durchgeführt. Die fluoreszenzmikroskopischen Aufnahmen zeigten an Stellen, die durch die CD44-Färbung eindeutig als Membran zu erkennen sind, ebenfalls ein Signal für die HAS-eGFP. Dies bedeutet, dass die drei Isoformen der HAS-eGFP dort in der Zellmembran integriert vorlagen. Um eine Kolokalisation der HAS-eGFP mit dem Aktinzytoskelett darstellen zu können, erfolgte außerdem eine Färbung des Aktins mit Phalloidin. Bei allen Zelllinien konnte an ausgewählten Stellen eine solche Kolokalisation gesehen werden. Die hMSC-Lifeact-mRFPruby-Zellen wurden lebendig und fixiert im Fluoreszenzmikroskop betrachtet. Sie lieferten eine gute Darstellung des Zytoskeletts mit Stressfasern im Zellkörper und Aktinfilamenten im Zellcortex. Auffallend war, dass in den lebenden Zellen kurze Aktinfilamente zu sehen waren, die sich bei den fixierten Zellen nicht beobachten ließen. Um eine Interaktion zwischen den HAS-eGFP und dem Aktinzytoskelett in lebenden Zellen untersuchen zu können, wurden von den doppeltransduzierten hMSCs Timelapse-Aufnahmen angefertigt. Darin stellten sich die grün fluoreszierenden HAS-eGFP als globuläre Strukturen dar, die entlang der Aktinfilamente angeordnet waren und sich auch entlang dieser bewegten. Schlussfolgerung: Mit diesen Zellen wurde ein Modellsystem geschaffen, mit welchem eine Regulation der HAS über die Interaktion mit dem Zytoskelett untersucht werden kann. Genaueres Wissen über diesen Mechanismus kann für zukünftige Therapieansätze bei Frakturen und bei Knochenerkrankungen, wie z.B. der Osteoporose, richtungsweisend werden.

Aneuploidy is a change in number or structure of one or more chromosomes that are not a multiple of the whole chromosome set. One of the best known pathological aneuploidies is trisomy 21 (Down syndrome), with chromosome 21 present in three instead of two copies. Patients with Down syndrome display severe mental retardation and growth defects. In fact, most abnormal aneuploid karyotypes lead to spontaneous abortions during embryogenesis, indicating that aneuploidy is not well tolerated in humans. Aneuploidy was also shown to be a common hallmark of cancer tissues; however, the debate is ongoing whether aneuploidy is rather a by-product or a trigger of tumorigenesis. Even though aneuploid karyotypes were already identified more than 100 years ago little is understood about cellular physiology of aneuploidy cells, especially in humans. To uncover the consequences of numerical aneuploidy in human cells, I generated aneuploid cell lines derived from the human cell lines HCT116 and RPE-1 hTERT. First, we showed that aneuploid cells proliferate slower compared to their disomic counterparts. A detailed cell cycle analysis revealed that this delay was due to a prolonged G1 and S phase, whereas G2 and M phase remained unperturbed. Furthermore, we conducted an in depth genome wide comparison of DNA, mRNA and protein levels in aneuploid cells. Using CGH, mRNA array and SILAC technology, we quantified the changes in DNA, mRNA and protein abundance. We revealed that extra chromosomes are actively transcribed and translated. However, the abundance of some proteins, particularly subunits of protein complexes and protein kinases, are adjusted towards disomic levels. Additionally, we asked how the cellular physiology is affected by the addition of a specific chromosome. Two scenarios are possible: either the cellular response depends on the additional chromosomes or all aneuploid cells show the same changes of cellular physiology. Indeed, we found that all aneuploid cell lines show similar physiological responses, irrespective of the type of additional chromosome. All aneuploid cell lines down-regulate DNA and RNA metabolism and up-regulate among others energy metabolism, lysosome function and membrane biosynthesis pathways. Lysosomes which are involved in autophagy are besides the ubiquitin-proteasome system important for cellular protein turn over. We found p62-dependent selective autophagy increased in all analyzed cell lines with extra chromosomes suggesting a role of p62-dependent selective autophagy in maintenance of protein homeostasis upon expression of extra protein in these cell lines.

Ziel: 1)Etablierung einer immortalisierten hMSC-Zelllinie durch lentivirale hTERT-Transduktion. 2)Untersuchung der biologischen Effekt einer lentiviralen Transduktion von hTERT auf hMSCs. 3)Aufklärung des Transformationspotenyials von hTERT-transduzierten hMSCs. Material und Methoden: hMSCs wurden mit Lentiviren, die hTERT enthieten, transduziert. Konale hMSCs-hTERT wurden durch Isolation einzelner Zellen gewonnen. Die Expression von hTERT wurde mittels RT-PCR bestätigt. Die Zellproliferation wurde durch morphologische Beobachtung und Berechnung der “population doubling level”(PDL) und “population doubling time”(PDT) überwacht. Die Verhinderung der Seneszenz durch hTERT-Transduktion wurde durch Seneszenz-assoziierte β-gal-Färbung bestätigt. Dabei dienten nicht-transduziert hMSCs als Kontrollen. Der Stammzellcharakter von hMSC-hTERT wurde durch adipogene, chondrogene und osteogene Differenzierung überprüft. Zur Untersuchung der potenziellen tumorösen Transformation von lentiviral transduzierten hMSCs wurden Karyotypisierung und FISH-Analyse durchgeführt. Des Weiteren wurde der zeitliche Verlauf der Tumorsuppressor-Gene-Expression von RB1,TP53 und p21 untersucht, ein in vitro Softagar-Assay und in vivo Nacktmäusen Klonale und heterogene hMSCs-hTERT implantiert. Ergebnisse: hTERT wurde erfolgreich in hMSCs transduziert und “single-cell-picking”-Klone(SCP) konnten etabliert werden. In der RT-PCR wurde die hTERT-Expression bestätigt. Nicht-transduzierte hMSCs zeigten keine hTERT-Expression. Sowohl klonale, als auch heterogene hTERT-transduzierte hMSCs konnten über mehr als 500 Tage Kultiviert werden, während nicht-transduzierte hMSCs nach weniger als 250 Tagen seneszent wurden. Drei Phasen des Wachstums mit unterschiedlichen PDL und PDT konnten in hMSCs-hTERT beobachtet werden. Die Zellmorphologie der hMSCs-hTERT veränderte sich von einem gemischten Phänotyp in der “initialen Phase”(PDT 2,3 bis 5,5, PDL 20,7 bis 27,1) zu einem vermehrten Auftreten von flachen Zellen in der “Plateau-Phase” (PDT 9,2 bis 22,1, PDL 30,6 bis 48,2). Dies war ganz im zeitlichen Einklang mit dem Alterungsprozess von nicht transduzierten hMSCs. In der letzten und andauernden Phase zeigte sich eine hohe Anzahl von schnell wachsenden, kleinen und spindelförmigen Zellen (PDT von 2,1 bis 6,1, PDL 53,7 bis 105,6), welche aus einem Selbstselecktionierungsprozess in einer kontinuierlichen in-vitro Kultur hervorgegangen waren. Die erhaltene Differenzieungs-Kapazität der hTERT-transduzierten hMSCs wurde sowohl für klonale als auch heterogene hMSCs-hTERT durch eine positive Adipogenese-spezifische Oil-red-O-Färbung, Chondrogenese-spezifische Toluidinblau-Färbung und Osteogenese-spezifische von-Kossa-Färbung bestätigt. Zur Untersuchung einer potentiellen malignen Transformation der hMSCs-hTERT wurde eine Karyotyp-Analyse durchgeführt, die keine Auffälligkeiten zeigte. Darüber hinaus konnte eine unveränderte RB1, TP53 und p21 Tumorsuppressor-Gen-Expression nachgewiesen werden. Als Hinweis auf eine erhaltene Kontaktinhibition zeigten sich im Softagar-Assay keine Kolonien. Nach subkutaner Implantation der Zellen im Nacktmaus-Modell zeigte sich histologisch in vivo keine Tumorformation. Fazit: Zusammenfassend konnte mit dieser Arbeit erstmals gezeigt werden, dass eine lentivirale Transduktion von hMSCs mit hTERT eine effiziente und relative sichere Methode zur Erzeugung immortalisierter hMSCs ist. Obwohl es notwedig ist die Differenzierungskapazität und onkogene Potenzial für einen noch längeren Zeitraum zu untersuchen, konnte nach mehr als 500 tage in Zellkultur nachgewiesen werden, dass klonal expandierte lentivital hTERT-transduzierte hMSCs eine viel versprechende Zelllinie für die Forschung, aber möglicherweise auch für therapeutische Anwendungen zum Beispiel im Bereich “Tissue engineering” sein könnte.

Eine kritische Vorraussetzung für eine effektive Krebstherapie stellt die Identifizierung von Tumor-spezifischen oder Tumor-assoziierten Antigenen (TAAs) dar. Diese Antigene sollten Peptidsequenzen besitzen, die an MHC-Moleküle binden. Auch sollten diese von Tumorzellen prozessiert und auf MHC-Molekülen präsentiert werden. Ein weiteres TAA-Kriterium stellt die Überexpression im Tumor dar, was eine Erkennung durch T-Zellen ermöglicht und folglich eine Tumor-spezifische Immunantwort nach sich ziehen soll. Bei der B-chronischen lymphatischen Leukämie (B-CLL) wurden bislang nur wenige Tumorantigene identifiziert, die als potentielle Zielstrukturen für eine Generierung einer spezifischen T-Zellantwort in Frage kommen. Daher sind die Bestrebungen groß, neue B CLL-assoziierte Antigene zu identifizieren. In dieser Arbeit wurden die Moleküle hTERT, CD23 und CD229 hinsichtlich ihrer Möglichkeiten untersucht, als TAAs bei der B-CLL zu fungieren. Die katalytische Untereinheit der humanen Telomerase Reverse Transkripase (hTERT), stellt ein universelles Tumorantigen dar, das in einer Vielzahl verschiedener Krebstypen, einschließlich hämatopoetischer Erkrankungen, exprimiert wird, jedoch nicht oder nur in geringem Maße bei adulten, gesunden, differenzierten Zellen detektierbar ist. Der humane Niedrig-Affinitätsrezeptor für IgE, auch bekannt als CD23, ist auf verschiedenen hämatopoetischen Zellen zu finden. Bei der B-CLL wird CD23 konstitutiv exprimiert und atypisch auf den malignen B-Zellen reguliert im Vergleich zu normalen B-Lymphozyten. Dies hat eine starke Überexpression des Moleküls zur Folge. Das Humane Ly9 oder CD229, das Homolog zum murinen Ly9, ist ein Mitglied der SLAM- (signaling lymphocyte activation molecule) Familie, die Singnalrezeptoren repräsentieren. CD229 interagiert mit Antigen-spezifischen Rezeptoren und vermittelt so die Zelladhäsion zwischen Lymphozyten und anderen Zellen. Die Überexpression von CD229 auf hämatopoetischen Zellen wurde in einer Publikation beschrieben, die gezeigt hat, dass 12/15 B-CLL Patienten positiv für das Molekül waren. Ein Merkmal eines Tumorantigens/TAAs stellt die Überexpression in einem Tumor im Vergleich zum Normalgewebe dar. Alle drei Antigene wurden bezüglich ihres Expressionsprofils untersucht, und es konnte eine eindeutige Überexpression verglichen mit normalen Zellen nachgewiesen werden (RT-PCR, FACS-Analysen). Die Immunogenität und MHC-Restriktion (hier HLA-A0201) der ausgewählten Peptide wurde mit Hilfe in vitro generierter zytotoxischer T-Zellen (CTLs) von gesunden Spendern gezeigt, die Antigen-spezifisch durch Stimulation mit autologen, Peptid-beladenen Dendritischen Zellen (DCs) expandiert wurden. Die endogene Prozessierung und Präsentation der potentiellen Tumorantigene, genauer der verschiedenen hTERT-, CD23- und CD229-entstammenden Peptide, konnte mit Hilfe Antigen-spezifischer CTLs von gesunden Spendern nachgewiesen werden, da diese spezifisch die HLA-A0201+ B-Zell-abstammende Zelllinie Ramos, HLA-A0201+ naive B-CLL Zellen und Peptid-beladene T2-Zellen in MHC-I-restringierter Weise erkannten (IFN-γ-ELISPOT Assays, [Cr51]-release Assay). Diese Experimente lassen auf eine natürliche Prozessierung und Präsentation der hTERT-, CD23- und CD229-entstammenden Peptide via HLA-A0201 auf den B-CLL Zellen schließen. Des Weiteren konnten autologe hTERT-, CD23- and CD229-spezifische T-Zellen von B-CLL Patienten in Gegenwart von autologen CD40L-aktivierten B CLL Zellen und interessanterweise auch durch autologe, naive, maligne B-Zellen expandiert werden, die einen deutlichen Anti-leukämischen Effekt zeigten (IFN-γ-ELISPOT Assays, Dimerfärbungen). Ein möglicher Grund für die Generierung einer T-Zellantwort mit autologen naiven B-CLL Zellen als Stimulatoren scheinen das von den B-CLL Zellen vermittelte Mikromilieu (Zytokinprofil) darzustellen. Anhand der Quantität und Qualität der erzielten CTL-Reaktivitäten gegen die drei unterschiedlichen Moleküle zeigte sich, dass vor allem die Oberflächenmoleküle CD229 und CD23 als neue TAAs bei der B-CLL geeignet scheinen. hTERT ist ebenfalls in der Lage, eine Antigen-spezifische T-Zellreaktion zu induzieren, jedoch mit geringerer Effizienz. Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass CD229 und CD23 natürlich prozessiert und als TAAs bei der B-CLL präsentiert werden, die die Expansion autologer Tumor-spezifischer T-Zellen erlauben. Daher stellen sie geeignete Zielstrukturen für T-Zellbasierte, immuntherapeutische Strategien und ein Immunmonitoring bei dieser hämatologischen Erkrankung dar. Für hTERT gilt dies jedoch nur bedingt.

In vorausgehenden Studien zur malignen Transformation und Immortalisation von primären oesophagealen Plattenepithelzellen konnte gezeigt werden, dass die alleinige ektope Expression der katalytischen Untereinheit der Telomerase zur Verlängerung der Lebenszeit und zur Immortalisation führt. Eine Beteiligung des p53 Tumorsupressorgens bei der Immortalisation konnte ausgeschlossen werden. Des Weiteren war die Inaktivierung des p16/ pRb Signalwegs nicht notwendig. Während der malignen Transformation von Nebennierenrindenzellen in ein autonom wachsendes Nebennierenrindenkarzinom sind neben Mutationen im p53 Tumorsupressorgen und Überexpression des IGF-II Wachstumsfaktors auch der Expressionsverlust des ACTH-Rezeptors beschrieben (Reincke et al., 1994, Gicquel et al., Zwermann et al., 2005). Eine Voraussetzung zur Immortalisierung stellt die Verlängerung der Telomere durch die Aktivierung der Telomerase dar. Die bisherigen Daten zur Telomeraseaktivität in Nebennierenrindenkarzinomen sind jedoch uneinheitlich. Außerdem basieren die Studien zur Telomeraseaktivität in Nebennierenrindenkarzinomen hauptsächlich auf Zellen und Geweben, die sich bereits im Tumorstadium befanden. Welche Faktoren zur malignen Transformation geführt haben, ist dabei schwierig zu analysieren. Es gab bislang keine systematischen Untersuchungen zum Verlauf der Telomerase-Expression in der Tumorgenese von Nebennierenrindenkarzinomzellen. In der vorliegenden Arbeit wurde erstmalig die Rolle der Telomerase in normalen humanen Nebennierenrindenzellen untersucht und damit schrittweise die Bedeutung der Telomerase in der Tumorgenese von Nebennierenrindenzellen analysiert. Dazu wurden normale primäre humane Nebennierenrindenzellen mit retroviraler Überexpression von hTERT als Modellsystem verwendet. Diese kontinuierlich wachsende Zellpopulation wurde schrittweise hinsichtlich Wachstumseigenschaften, replikativer Seneszenz durch ß-Galaktosidasenachweis, Proliferation mittels BrdU-ELISA, hTERT-Genexpression durch RT-PCR, Telomerlänge durch TRF-Assay und Telomeraseaktivität mittels TRAP untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass die alleinige Expression der Telomerase zur Verlängerung der Lebensdauer, jedoch nicht zur Immortalisierung der Nebennierenrindenzellen führt. Die hTERT transfizierten Nebennierenrindenzellen gehen nach etwa 26 Passagen in das Stadium der Seneszenz über, obwohl die Telomerase exprimiert wird, stabile Telomeraseaktivität zeigt und die Telomerlängen sich nicht verkürzen. Der Anstieg der seneszenten Zellen geht mit einem Abfall der Proliferationsrate einher. Western-Blot-Bestimmungen für die Signaltransduktionsproteine p16, p21, Cyclin D1 und p53 konnten zeigen, dass vermutlich weitere genetische Veränderungen in p16 und/oder p53 notwendig sind, um eine Immortalisierung und maligne Transformation der Nebennierenrindenzellen zu Karzinomzellen zu erreichen.

Development of the musculosceletal system requires coordinated formation of distinct types of tissues, including bone, cartilage, muscle and tendon. Compared to muscle, cartilage and bone, molecular, cellular and developmental biology of tendon have not been well understood due to the lack of tendon cell lines. In addition tissue engineering of tendon is hampered by the rather difficult retrieval of tenocytes and their senescence-associated growth arrest during culture. Therefore the purpose of this study was to establish and characterize human tendon cell lines. Two tendon cell lines (HTD2 hTERT and HTD5 hTERT) were established using lentiviral gene transfer to ectopically express hTERT. The cell lines stably expressed hTERT on RNA and protein level. Untransduced cultured tenocytes show only a background level of telomerase activity, but it was significantly increased by hTERT transduction. Ectopic expression of hTERT led to an extended lifespan and prevented senescence while the cells kept their typical spindle-shaped morphology of young primary human tenocytes. Moreover, in comparison to untransduced tenocytes the cells possessed significantly lesser β-galactosidase activity indicating that they had not entered a senescent state. Throughout the entire culturing period the hTERT transduced tenocytes expressed tendon-related genes such as those encoding collagen I, collagen III, Tenascin C, EphA4, Eya1, scleraxis, Six and COMP. Using soft agar assay, no malignant transformation was shown by the hTERT expressing tenocytes. In conclusion, extending the lifespan of human tenocytes by ectopic expression of hTERT using lentiviral gene transfer may be an attractive and safe way to generate cells allowing extensive molecular characterization and development of novel tissue engineering applications.

The Nbs1 protein (nibrin, p95) is a member of the DNA repair/checkpoint complex Mre11/Rad50/Nbs1 (MRN), which plays a critical role in the cellular responses to DNA damage, cell cycle checkpoints, and telomere and genome stability. Many transgenic models in mice and clinical symptoms of NBS patients have clearly shown that Nbs1 exerts pleiotropic actions in growth and development of mammals. However, the molecular role of Nbs1 in mitogenic signaling pathways which could explain the growth retardation, developmental defects and impaired proliferation capacity of NBS patient cells has not been demonstrated, so far. This study shows that after repression of endogenous Nbs1 levels using short interference RNA, hTERT-immortalized RPE cells exhibit decreased proliferation ability and poor response to IGF-1 stimulation. After release from G1 arrest, NBS1 siRNA-transfected cells display disturbances in periodical oscillations of cyclin E and A, and delayed cell cycle progression. Remarkably, lower phosphorylation levels of c-Raf, and diminished activity of ERK1/2 in response to IGF-1 suggest a link between NBS1, IGF-1 signaling, and Ras/Raf/MEK/ERK cascade. The functional relevance of NBS1 in mitogenic signaling and initiation of cell cycle progression are demonstrated in NBS1 siRNA-transfected cells where IGF-1 has a limited capacity to induce expressions of FOS and CCND1. The impact of NBS1 on the IGF-1 signaling cascade is finally identified by the reduction of IGF1R, SOS1 and SOS2 expression in NBS1 siRNA-transfected cells. The disturbed IGF-1 signaling, a consequence of diminished expression of the key components of the cascade, results in a failure of IGF-1 to rescue NBS1 siRNA-transfected cells from gamma radiation-induced cell death. In conclusion, this study provides the first evidence that, by modulating the IGF-1 signaling cascade, NBS1 has a functional role in the promotion of cell cycle progression, cell proliferation, and cellular radio-resistance in addition to its well known function for proper DNA double strand break signaling.