Eberli Gruppe

Das Tissue engineering (TE) ist eine schnell wachsendes Forschungsgebiet der regenerativen Medizin. Ziel ist es, bei einer Erkankung neue Alternativen zum Spenderorgan zu schaffen. Das Prinzip des Tissue Engineering besteht aus der Isolierung von Zellen aus einer Biopsie und deren Vermehrung in Zellkultur. Danach werden die Zellen auf eine Matrix ausgesät, wo sie sich wieder zu einem Gewebskonstrukt formen können. Das neue Gewebe oder funktionelle Organ kann schliesslich wieder dem Patienten eingepflanzt werden.

Ein grosser Vorteil des TE ist, dass damit die Knappheit von Spenderorganen umgangen werden kann. Da beim TE patienteneigene Zellen verwendet werden, kann auch eine Immunabwehr des transplantierten fremden Organs verhindert werden. Dieser Ansatz der personalisiert Medizin erfordert eine Kombination aus Wissen verschiedener Forschungsgebiete und klinischer Fachbereiche. Dafür arbeiten unsere Forscher in enger Zusammenarbeit mit Experten der ETH Zürich und ermöglichen damit einen multidisziplinären Zugang zu unserem Forschungsziel.

Die Rolle der Autophagie bei der Differenzierung von Fettgewebe-Stammzellen für das Bioengineering von funktionellen glatten Muskelzellen

The role of autophagy during the differentiation of adipose derived stem cells to smooth muscle

Beschreibung
As autologous smooth muscle cells (SMC) cannot be harvested from organs with end-stage disease and tissue regeneration requires large amount of functional SMC, there is a need for other cell sources. Adipose derived stem cells (ADSC) are suitable cell source for SM tissue engineering. We have shown that autophagy, a conserved lysosomal degradation pathway, is required for cell survival and differentiation of stem cells. Therefore, we are investigating the functional role of autophagy during differentiation and remodeling of ADSCs to SMC in vitro.

Projektleitung
Souzan Salemi, PhD
PD Dr. med. Daniel Eberli, PhD

Projektförderung
Helmut Horten Foundation and Niedermaier Stiftung

Projektstand
Laufendes Projekt

Kontrollierte Sauerstofffreisetzung aus Pyridon Endoperoxiden – Effekt auf Biomaterialien

Controlled oxygen release from pyridone endoperoxides – effect on biomaterial

Beschreibung
Necrosis of engineered tissue, due to the lack of early vascularization, hence oxygen depletion remains a challenging problem. This study aims to find a solution to overcome early tissue death after implantation. Controlled oxygen release from small organic molecules represents a possible strategy to prevent cell death under hypoxic conditions. We found that, in combination with vitamin C, pyridone-endoperoxides efficiently release oxygen in cell cultures, without toxic byproducts and improve cell growth under hypoxic conditions. Therefore we are now investigating the incorporation of this compound in known biomaterials (e.g. collagen) to find an appropriate method for further in vivo applications.

Projektleitung
Sarah Nötzli, MSc
PD Dr. med. Daniel Eberli, PhD
Prof. Dr. Hennig Jessen, Institut für Chemie, UZH
 
Projektförderung
Departmental Funds

Projektstand
Laufendes Projekt, aktuelle durchgeführte Laborforschung
 
Publikationen
Controlled oxygen release from pyridone endoperoxides promotes cell survival under anoxic conditions. Benz S, Nötzli S, Siegel JS, Eberli D, Jessen HJ. J Med Chem. 2013 Dec27; 56(24):10171-82. doi: 10.1021/jm4016137. Epub 2013 Dec 12.
 

Effekt von PGC1 alpha auf Muskelvorläuferzellen für Skelettmuskelzucht

Effect of PGC1 alpha on muscle precursor cells for skeletal muscle bioengineering


Beschreibung
Muscle precursor cells (MPCs) are envisioned for the treatment of muscle diseases, many occurring in the aged population. However, their quantities and qualities decline with progressing age. The goal of this research was to explore the possibility of genetically modifying human MPCs to overexpress the peroxisome proliferator-activated receptor gamma co-activator (PGC-1α) in order to enhance skeletal muscle formation and quality. We were able to improve the early myotube formation in vitro, as well as in vivo, thereby introducing a novel platform for facilitation of muscle formation.

Projektleitung
Deana Haralampieva, PhD
PD Dr. med. Daniel Eberli, PhD
 
Kollaborationspartner
Prof. Dr. Christoph Handschi, Biozentrum Unviersität Basel
Prof. Dr. Simon Ametamey, Institut für Pharmazeutische Wissenschaften, ETHZ 

Projektförderung
SNF, Novartis

Projektstand
Auswertungsphase

Nichtinvasive Verfolgung von Muskelvorläuferzellen für das Muskel-Tissue Engineering

Non-invasive tracking of muscle precursor cells for muscle tissue engineering

Beschreibung
Regenerative medicine offers an alternative for skeletal muscle reconstruction using autologous stem cell therapy. In this study we investigated the possibility of using a mutated dopamine D2-receptor (D2R) and PET Imaging for precise localization and long-term in vivo tracking of the implanted precursor cells for skeletal muscle engineering. We were able to visualize the inserts, and, moreover, to obtain an additional metabolic read-out. Therefore, PET Imaging may offer a novel method for non-invasive imaging of autologous stem cells therapies

Projektleitung
Deana Haralampieva, PhD
PD Dr. med. Daniel Eberli, PhD
 
Kollaborationspartner
Prof. Dr. Christoph Handschi, Biozentrum Unviersität Basel
Prof. Dr. Simon Ametamey, Institut für Pharmazeutische Wissenschaften, ETHZ

Projektförderung
SNF

Projektstand
Auswertungsphase

Umformung der neuropathischen Blase unter Einfluss der Autophagie

The role of autophagy in neuropathic bladder remodeling

Beschreibung
Neurogenic bladder dysfunction is the result of disease or injury to the neural pathways and commonly occurs in patients with meningomyelocele or after spinal cord injury. In muscular disorders increased autophagy is known to protect cells by compensating for defects in lysosome function, but the negative effect is increased or defects in completing autophagy result in accumulation of autophagosomes that impair cell function. We hypothesis autophagy may play an important role in remodeling of bladder smooth muscle cells in children with neuropathic bladder.

Projektleitung
Souzan Salemi, PhD
PD Dr. med. Daniel Eberli, PhD

Kooperationspartner
Dr. med. Maya Horst, Kinderspital Zürich
Prof. Dr. med. Rita Gobet, Kinderspital Zürich
Prof. Dr. med Hans Uwe Simon, PhD, Institut für Pharmakologie, Universität Bern
 
Projektförderung
Departmental Funds

Projektstand
Laufendes Projekt

Tumorsupprimierende Wirkung von Androgen-Synthese- und Autophagie-Inhibitoren in Prostatakrebszellen

Antitumor effect of androgen synthesis inhibitors and autophagy inhibition in prostate cancer cells

Beschreibung
Abiraterone (Abi) in combination with androgen deprivation therapy (ADT) agonists is an approved treatment for castration-resistant prostate cancer. Data implicates, that Abi not only leads to a decrease of circulating testosterone levels, it also has inhibitory effects on the intratumoral synthesis of active androgens, which play a significant role in gaining resistance against conventional ADT. An additional mechanism of survival in prostate cancer cells during ADT is autophagy. We hypothesize that inhibition of intracellular androgen synthesis with Abi may lead to a more excessive up-regulation of autophagy. Furthermore, if a combination of Abi with autophagy inhibition can increase antitumor activity.

Projektleitung
Dr. med. Ashkan Mortezavi
Souzan Salemi, PhD
PD Dr. med. Daniel Eberli, PhD
 
Projektförderung
Unrestricted Educational Grant, Janssen Pharmaceuticals
 
Projektstand
Laufendes Projekt

Nicht-invasives Monitoring der Differenzierung von Skelettmuskelvorläuferzellen mittels Magnetresonanz-Bildgebung

Non-invasive monitoring of muscle precursor cell differentiation in vivo by magnetic resonance imaging

Beschreibung
Harninkontinenz beeinträchtigt die Lebensqualität der Betroffenen und führt zu enormen Kosten für die Gesundheitsversorgung. Aktuelle Therapieansätze basierend auf synthetischen Materialen haben nur limitierte Heilungschancen. Dank Stammzelltherapien, gibt es nun einen Therapieansatz um die Symptome langfristig zu behandeln. Um die Sicherheit einer solchen Behandlung zu gewährleisten, arbeiten wir an einer nicht-invasiven Methode um die Stammzelldifferenzierung und Geweberegeneration mittels Magnetresonanztomografie nachzuverfolgen.

Projektleitung
Daniel Keller, MSc
Markus Rottmar, PhD
PD Dr. med. Daniel Eberli, PhD
PD Dr. med Andreas Boss, PhD
 
Projektförderung
Molecular Imaging Network Zurich

Projektstand
Datenerhebung

Publikationen
Chuck, N. C., Azzabi, F., Rottmar, M., Eberli, D., & Boss, A. (2015). MR Imaging Relaxometry Allows Noninvasive Characterization of in Vivo Differentiation of Muscle. Radiology, 1–10.
Rottmar, M. et al., Magnetization transfer (MT)-MRI characterizes in vivo myofiber formation of muscle precursor cells. (in preparation)

Erneuerung des Skelettmuskel-Stammzellreservoirs

Replenishment of the skeletal muscle stem cell pool

Beschreibung
Harninkontinenz beeinträchtigt die Lebensqualität der Betroffenen und führt zu enormen Kosten für die Gesundheitsversorgung. Aktuelle Therapieansätze basierend auf synthetischen Materialen haben nur limitierte Heilungschancen. Dank Stammzelltherapien, gibt es nun einen Therapieansatz um die Symptome langfristig zu behandeln. Um die Organfunktion nach einer Stammzelltherapie dauerhaft, also auch nach wiederholter Verletzung oder Homöostase, aufrechtzuerhalten, ist es unabdingbar, dass das Stammzellreservoir erneuert wird.

Projektleitung
Daniel Keller, MSc
PD Dr. med. Daniel Eberli, PhD

Projektförderung
Departmental Funds

Projektstand
Planungsphase, Datenerhebung

Elektromagnetische Muskelstimulierung zur Unterstützung von Stammzelltherapien in chronischer Muskelentzündung

The effect of NMES on chronic muscle regeneration with autologous cell

Beschreibung
Harninkontinenz beeinträchtigt die Lebensqualität der Betroffenen und führt zu enormen Kosten für die Gesundheitsversorgung. Aktuelle Therapieansätze basierend auf synthetischen Materialen haben nur limitierte Heilungschancen. Dank Stammzelltherapien, gibt es nun einen Therapieansatz um die Symptome langfristig zu behandeln. Die Qualität des neu erzeugten Gewebes ist ausschlaggebend für die biologisch richtige Funktionsweise. Neuromuskuläre elektromagnetische Stimuli ermöglichen es hierbei das Überleben der injizierten Stammzellen zu erhöhen.

Projektleitung
Daniel Keller, MSc 
PD Dr. med. Daniel Eberli, PhD
 
Projektförderung
Departmental Funds

Projektstand
Planungsphase, Datenerhebung

Publikationen
Stölting, M. N. L., Haralampieva, D., Arnold, A.-S., Handschin, C., Sulser, T. Eberli, D. Magnetic stimulation improves efficiency of myoblast transplantation by stimulating nerve ingrowth, boosting muscular metabolism and supporting muscle regeneration (accepted)

Zell-angereichertes Hydrogel mit optimierter Freisetzung von NGF und VEGF zur Verbesserung der Innervation und Funktionalität des künstlichen Blasengewebes

Cell-enriched hydrogel biomaterial with optimized NGF and VEGF release for the improvement of innervation and functionality of bioengineered bladder tissue

Beschreibung
Children with congenital anomalies, such as bladder exstrophy often develop severe bladder dysfunction and kidney failure. The current gold standard therapy, a surgical enlargement of the bladder with intestinal tissue, provides some functional improvement, but is associated with significant long-term complications. We intend to determine an optimal cell source and a substitute for bladder regeneration with the ultimate goal to bioengineer contractile bladder tissue that can simulate the mechanical properties found in the native bladder. Further, we will evaluate a non-invasive model for bladder regeneration and the effect of growth factors on the neovascularization and neoinnervation of the bladder wall.

Projektleitung
Jakub Smolar, MSc.
PD Dr. med. Daniel Eberli, PhD
Dr. med. Maya Horst, Kinderspital Zürich

Projekt Dauer
2014-2017

Projektförderung
Fromm Fellowship and Departmental funds

Projektstand
Planungsphase / Preliminary experiments

Publikationen
Horst, M., Madduri, S., Milleret, V., Sulser, T., Gobet, R., & Eberli, D. (2013). A bilayered hybrid microfibrous PLGA--acellular matrix scaffold for hollow organ tissue engineering. Biomaterials, 34(5), 1537–45. doi:10.1016/j.biomaterials.2012.10.075

Horst, M., Milleret, V., Nötzli, S., Madduri, S., Sulser, T., Gobet, R., & Eberli, D. (2014). Increased porosity of electrospun hybrid scaffolds improved bladder tissue regeneration. Journal of Biomedical Materials Research. Part A, 102(7), 2116–24. doi:10.1002/jbm.a.34889

Sacchi, V., Mittermayr, R., Hartinger, J., Martino, M. M., Lorentz, K. M., Wolbank, S., … Banfi, A. (2014). Long-lasting fibrin matrices ensure stable and functional angiogenesis by highly tunable, sustained delivery of recombinant VEGF164. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 111(19), 6952–7. doi:10.1073/pnas.1404605111

Salemi, S., Tremp, M., Plock, J. a J. A., Andersson, K.-E. K.-E., Gobet, R., Sulser, T., & Eberli, D. (2015). Differentiated adipose-derived stem cells for bladder bioengineering. Scandinavian Journal of Urology, 1805, 1–8. doi:10.3109/21681805.2015.1004642