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Helmholtz Munich | ©Oliver Scholz

Matthias Meier Lab

Bioengineering and Microfluidics

Das Team von Matthias treibt die mikrofluidische Organ-on-Chip-Technologie voran, um Biomoleküle und ihre funktionellen Wechselwirkungen auf Einzelzellniveau sowie im Kontext ganzer Organe zu charakterisieren.

Das Team von Matthias treibt die mikrofluidische Organ-on-Chip-Technologie voran, um Biomoleküle und ihre funktionellen Wechselwirkungen auf Einzelzellniveau sowie im Kontext ganzer Organe zu charakterisieren. 

Forschungsbereich

Das menschliche Fettgewebe hat sich zu einer wichtigen Energiereserve entwickelt. Ein Ungleichgewicht zwischen Energieaufnahme und -verbrauch führt zu einer Ausdehnung des Fettgewebes sowie zu einer Degeneration der endokrinen Funktion der Bauchspeicheldrüse. Ein dauerhaftes Ungleichgewicht führt zu Fettleibigkeit und Stoffwechselstörungen wie Typ-2-Diabetes, für die es bislang keine klinische Heilung gibt.

In unserem Forschungsprojekt entwickeln und nutzen wir Pankreas- und Fettgewebemodelle außerhalb von Organismen in Größen von Mikrometern, um die Differenzierung von induzierbaren pluripotenten Stammzellen (hiPSCs) in funktionelles Gewebe zu untersuchen. Für den Aufbau der sogenannten Organoide kombinieren wir mikrofluidische Chiptechnologien mit quantitativer Bioanalytik. Insbesondere die Integration von Organoiden auf mikrofluidischen Chip-Plattformen nutzen wir in unserem Labor, um die chemische, zellarchitektonische und mechanische Mikroumgebung von hiPSCs dynamisch zu steuern. Mithilfe neuartiger In-situ-Detektionssysteme mit Einzelzellauflösung wollen wir aufdecken, welche Faktoren der Mikroumgebung der Stammzellnische erforderlich sind, um hiPSCs in metabolisch reaktive Zellen zu differenzieren. Außerdem wollen wir die Kommunikationswege zwischen Organen erforschen und die Bedeutung der Zellheterogenität für die ordnungsgemäße Funktion der Organe klären.

Mithilfe der Kombination ingenieurwissenschaftlicher und biologischer Ansätze wollen wir die Rolle natürlicher Stammzellnischen mechanistisch verstehen. Darüber hinaus wollen wir herausfinden, wie sich diese unter Laborbedingungen simulieren lassen. Unser Ziel ist es schließlich, patientenspezifische, klinisch relevante Informationen für die Entwicklung neuer zellbasierter Therapien für Adipositas und Diabetes zu liefern.

Mithilfe der Kombination ingenieurwissenschaftlicher und biologischer Ansätze wollen wir die Rolle natürlicher Stammzellnischen mechanistisch verstehen. Darüber hinaus wollen wir herausfinden, wie sich diese unter Laborbedingungen simulieren lassen. Unser Ziel ist es schließlich, patientenspezifische, klinisch relevante Informationen für die Entwicklung neuer zellbasierter Therapien für Adipositas und Diabetes zu liefern.

  • Verändert eine dynamische chemische Mikroumgebung die Entscheidungen von Zelllinien während der Entwicklung von menschlichem Fett- und Pankreasgewebe? (Stichwort: chemische Programmierung durch Mikrofluidik)
  • Können wir Zellheterogenität in Pankreasorganoiden induzieren und wieder auflösen? (Stichwort: Einzelzell-Protein-Interaktionsprofilierung).
  • Können wir Zellheterogenität mit hoher räumlicher Auflösung in Organoiden auf Chips auflösen? (Stichwort: räumliche Protein-Interaktionsprofilierung).
  • ​​​​​​​Wie lassen sich funktionelle Adipozyten und/oder Pankreasorganoide auf Chips zusammenfügen? (Stichwort: Organ-on-Chip)

  • Verändert eine dynamische chemische Mikroumgebung die Entscheidungen von Zelllinien während der Entwicklung von menschlichem Fett- und Pankreasgewebe? (Stichwort: chemische Programmierung durch Mikrofluidik)
  • Können wir Zellheterogenität in Pankreasorganoiden induzieren und wieder auflösen? (Stichwort: Einzelzell-Protein-Interaktionsprofilierung).
  • Können wir Zellheterogenität mit hoher räumlicher Auflösung in Organoiden auf Chips auflösen? (Stichwort: räumliche Protein-Interaktionsprofilierung).
  • ​​​​​​​Wie lassen sich funktionelle Adipozyten und/oder Pankreasorganoide auf Chips zusammenfügen? (Stichwort: Organ-on-Chip)

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Prof. Dr. Matthias Meier

PI "Bioengineering and Microfluidics"