Thorsten Walter

• Die therapeutische Anwendung von Stammzelltransplantationen zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen des ZNS ist durch Faktoren wie potentiellen tumorigenen Risiken von iPSCs, ethischen Bedenken bei hESCs und der geringen autolog erschließbaren Menge an Stammzellen limitiert. Bioaktive kleine Moleküle zur Verbesserung der Stemness können die Effizienz der iPSC-Reprogrammierung erhöhen, Reprogrammierungs-Transkriptionsfaktoren ersetzen, sowie in vitro-Kulturbedingungen schaffen, welche die Proliferation der Stammzellen erweitern und spontane Ausdifferenzierungen minimieren. Anhand der pluripotenten P19-Zelllinie als etabliertem Modellsystem zur Analyse neuronaler Differenzierungs- und Aktivitätsmechanismen wurde der Einfluss der Macrolactone Oxacyclododecindion, Dehydrocurvularin, S-Curvularin und Galiellalacton, sowie daraus abgeleiteter Derivate, auf eine prolongierte Stemness anhand der Ausprägung pluripotenter Marker wie Oct-4, Nanog und Lin-28, sowie an der „stem cell maintenance“ bzw. Differenzierung beteiligter miRNAs über den neuronalen Differenzierungszeitraum untersucht. Neben einer Steigerung der Oct-4-Promotoraktivität bedingten die Makrolactone Gal, S-Curv und Et-Oxa sowohl auf transkriptioneller, als auch auf translationaler Ebene signifikante Zunahmen der pluripotenten Markergene, wobei die Applikation von 300 nM Et-Oxa den stärksten Effekt aufwies. Ebenso konnte die Expression der Mehrzahl der untersuchten neuronal regulatorischen miRNAs, u.a. Mitglieder der let-7-miRNA-Familie, inhibiert werden. Die Modulation neuronaler miRNAs, sowie Stammzell-Phänotypen durch niedermolekulare Wirkstoffe wie die untersuchten Lactone könnte ein vielversprechendes Therapieziel bieten bzw. die Kultivierungsbedingungen von Stammzellen verbessern. Ein weiterer Bestandteil dieser Arbeit beinhaltete die Isolation und weitere biologische Charakterisierung von antiinflammatorischen Naturstoffen aus Pflanzen und Pilzen, die nach wie vor als wichtige Quelle neuer Leitstrukturen für Therapeutika dienen. Zwei Verbindungen mit antiinflammatorischer und antifibrotischer Wirkung konnten aus dem Wurzelextrakt von Rubia cordifolia isoliert werden. Das bereits bekannte Anthrachinon Rubiadin sowie eine bis dato unbekannte Omega-9-Fettsäure inhibierten im Wirkungsbereich von 62 µM bis 169 µM die TGF-β-aktivierte Signaltransduktion sowie proinflammatorische Zytokine und Markergene auf transkriptioneller und translationaler Ebene. Für das bereits als selektiven Inhibitor des IL-4 induzierten STAT6-Signalwegs beschriebene Sesquiterpen Cyclonerodiol konnte ein inhibitorischer Einfluss auf die mRNA- und Proteinexpression des an der Aufrechterhaltung des inflammatorischen Milieus bei Asthma bronchiale beteiligten Chemokins Eotaxin-3 nachgewiesen werden, ohne die Bindung von Stat6 an den endogenen Eotaxin-3-Promotor zu beeinträchtigen. Darüber hinaus konnte für die in eigenen Vorarbeiten aus Eurotium herbariorum isolierte Verbindung TWEh-1 eine Inhibition von Transkriptionsfaktoren und Markergenen, beteiligt an der EMT im Rahmen der bronchialen Pathogenese von Asthma, nachgewiesen werden. Weiterhin wurde TWEh-1 als Inhibitor der Lumineszenz-Reaktion der Firefly Luciferase aus Photinus pyralis identifiziert, wobei die O-glykosidisch verknüpfte Furanose wohl als aktives Zentrum dient. Ebenso wurden verschiedene Derivate des potenten antiinflammatorischen Naturstoffs Oxacyclododecindion auf ihre biologische Aktivität hin untersucht. Die Addition einer weiteren Methylgruppe an C-14 erwies sich hierbei als potenteste Derivatisierung, wohingegen der Ersatz der 13-Methylgruppe durch eine 13-Ethylgruppe sowie alternative Halogenierungen die biologische Aktivität abschwächten. Eine erste Funktionalisierung des potentesten Derivates (±)-14-Deoxy-14-Methyl-Oxacyclododecindion mit anschließendem Pulldown und MS-Analysen lieferte Hinweise auf potentielle Interaktionspartner wie die GTPase Ras-related protein Rab-7a und die Glutathion-S-Transferase GSTO-1.