Sie sind hier: Skip Navigation LinksAbteilung für Neonatologie

Projects

Fetal lung maturation

​Development of a lung organoid model to study
fetal lung maturation

Das Verbundprojekt zwischen der Universität Leipzig und dem Fraunhofer Institut für Zellterapie und Immunologie beschäfftigt sich mit der Entwicklung muriner und humaner Lungenorganoide als Modellsystem zur Therapieentwicklung und Wirkstofftestung bei perinatalen Lungenerkrankungen. Diese hoch aktuelle und vielversprechende 3D-Zellkulturmethode birgt großes Potential für die Grundlagenforschung, wie auch für die translationale Forschung.

Preterm infants frequently suffer from pulmonary complications due to the physiological and structural lung immaturity resulting in significant morbidity and mortality. Novel in vitro and in vivo models are required to study the underlying mechanisms of late lung maturation and to facilitate the development of new therapeutic strategies. Organoids are self-organizing three-dimensional (3D) structures that can be grown from stem cells or defined tissue-specific progenitor cells. They supposedly recapitulate structural organization and functionality of the organ, and can be used to model developmental and disease processes, although actual organ-like functionality has yet to be determined. We aim to establish fetal lung organoids (LOs) as an in vitro model to study fetal lung maturation and to compare these LOs with fetal lungs in vivo. The functionality of our model will be analyzed comparing gene expression as well as ion channel activity (Patch-Clamp) of the LOs with fetal lung slices. Thereby we will determine whether this in vitro model is representative of the organ in vivo and could be used for the development of new therapeutic approaches stimulating fetal lung maturation to alleviate pulmonary complications in preterm infants.

Hormonal regulation of pulmonary chloride secretion

Während der intrauterinen Entwicklung ist die Lunge mit Flüssigkeit gefüllt, was für das Lungenwachstum unerlässlich ist. Die Produktion der intraalveolären Flüssigkeit erfolgt durch die Sekretion von Chlorid-Ionen in das Lumen der sich entwickelnden Lunge. Diesem Transportvorgang folgt Wasser passiv. Über die an der Sekretion beteiligten Chloridkanäle (Z.B. CFTR) sowie deren Regulation durch Hormone ist bisher wenig bekannt. Daher ist es unser Ziel diese Vorgänge besser zu verstehen.

During fetal development the lung is filled with fluid that is the product of an active chloride secretion accomplished by epithelial cells. The fetal lung liquid leads to lung expansion and is indispensible for lung growth. Little is known about the chloride channels responsible for the secretion, yet growing evidence suggests an involvement of CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator). CFTR expression is developmentally regulated with a high expression in early fetal development and a decline in late gestation. Since the rise of fetal cortisol levels correlates with the decrease in fetal CFTR expression a connection is assumed. Therefore the aim of this project is to analyze the influence of glucocorticoids on pulmonary chloride channels like CFTR.

Sex-related differences in alveolar sodium transport

Das männliche und weibliche Frühgeborene ein unterschiedliches Risiko für pulmonale Komplikationen aufweisen, ist seit mehr als 40 Jahren bekannt. So leiden männliche Frühgeborene fast doppelt so häufig an einem Atemnotsyndrom. Die Ursache dieses Geschlechtsunterschieds haben wir adressiert und konnten Unterschiede im epithelialen Natriumtransport zeigen, der direkt mit der perinatalen Flüssigkeitsabsorption korreliert. Dieser Prozess ist bei weiblichen Frühgeborenen besser ausgereift, was zu einer verbesserten Anpassung an die Luftatmung führt.

The incidence of morbidities like lung edema or respiratory distress syndrome (RDS) is more frequent in male premature infants. However, the reason for this discrepancy is largely unknown. Sodium transport across the epithelial Na+ channel (ENaC) and the Na,K-ATPase along with the following alveolar fluid absorption are the main parameters for occurrence and progression of lung edema. Therefore, sex specific differences in the activity of the sodium transporters might explain the frequency of the morbidities. In this project, we want to address sex-specific differences in sodium transport and determine possible causes for the gender imbalance of the RDS in premature infants.

Liebigstraße 20a, Haus 6
04103 Leipzig
Telefon:
0341 - 97 26020
Fax:
0341 - 97 23579
Map