Please use this identifier to cite or link to this item: http://doi.org/10.25358/openscience-5454
Authors: Rasoulinejad, Samaneh
Title: Light Controlled Cell-Cell Adhesions and Self-Sorting in Multicellular Structures
Online publication date: 10-Dec-2020
Language: english
Abstract: Die Selbstorganisation verschiedener Zelltypen zu multizellulären Strukturen und ihre Organisation in räumlich-zeitlich kontrollierten Mustern sind sowohl eine Herausforderung als auch extrem leistungsfähig, um zu verstehen, wie Zellen innerhalb von Geweben und für das Bottom-up-Tissue Engineering funktionieren. In dieser Arbeit habe ich gezeigt, dass ich nicht nur die Selbstorganisation von zwei Zelltypen zu multizellulären Architekturen mit blauem und rotem Licht unabhängig voneinander kontrollieren kann, sondern auch ihre Selbstsortierung in verschiedene Zusammensetzungen erreichen kann. Die Interaktionen waren individuell mit verschiedenen Lichtfarben auslösbar, im Dunkeln reversibel und bieten eine nicht-invasive und zeitliche Kontrolle über die Zell-Zell-Verwachsungen. Bei multizellulären Mischungen hat sich bei orthogonaler Photoaktivierung jeder Zelltyp unabhängig voneinander selbst assembliert und die Zellen auf der Grundlage einer spezifischen Selbsterkenntnis in separate Baugruppen sortiert. Darüber hinaus führt die Bedeutung dynamischer Interaktionen und die Abstimmung der Dynamik der Zell-Zell-Interaktionen durch Pulslichtaktivierung zu der kompakten Struktur und darüber hinaus zu der mehrzelligen Architektur der Strukturen der differenziellen Adhäsionshypothese. Diese selbstsortierten mehrzelligen Architekturen bieten uns ein leistungsstarkes Werkzeug zur Herstellung gewebeähnlicher Strukturen aus mehreren Zelltypen und zur Untersuchung der Prinzipien, die sie steuern.
The self-organizing of different cell types into multicellular structures and their organization into spatiotemporally controlled patterns are both challenging and extremely powerful to understand how cells function within tissues and for bottom-up tissue engineering. In this thesis, I demonstrated how two cells types can be independently controlled with blue and red light in order to control their self-assembly and self-sorting into distinct multicellular assemblies. For this purpose, different cell-cell interactions between the same or different cell types were developed such that they were individually triggerable with different colors of light, reversible in the dark and provided non-invasive and temporal control over the cell-cell adhesions. In multicellular mixtures, upon orthogonal photoactivation each cell type self-assembled independently and cells sorted out into separate assemblies based on specific self-recognition. Moreover, this work highlights the importance of the cell-cell interactions dynamics and tuning them by pulsed light activation in the formation of kinetically and thermodynamically controlled multicellular architectures. Only if cell-cell adhesions were strong and dynamic enough compact spheroids and sorting behavior of different cell types as predicted by the differential adhesion hypothesis were observed. The here developed photoswitchable cell-cell interactions and the formed self-sorted multicellular architectures with programmable organization provide us with a powerful tool for producing tissue-like structures from multiple cell types and investigate principles that govern them.
DDC: 570 Biowissenschaften
570 Life sciences
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 10 Biologie
Place: Mainz
ROR: https://ror.org/023b0x485
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-5454
URN: urn:nbn:de:hebis:77-openscience-5faab55c-ac36-4953-8a39-86203c511ee97
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: In Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/?language=en
Extent: xvi, 138 Seiten
Publisher: American Chemical Society
Publisher place: ACS Synthetic Biology
Issue date: 2020
Publisher URL: https://pubs.acs.org/
Appears in collections:JGU-Publikationen

Files in This Item:
  File Description SizeFormat
Thumbnail
rasoulinejad_samaneh-light_controll-20201207125452582.pdf5.42 MBAdobe PDFView/Open