Exzellenzcluster REBIRTH
From Regenerative Biology to Reconstructive Therapy (REBIRTH)
Die Klinik für Kleintiere und das Institut für Pharmakologie, Toxikologie und Pharmazie der TiHo sind mit zwei Projekten am Exzellenzclusters REBIRTH (From Regenerative Biology to Reconstructive Therapy) beteiligt. Sie arbeiten an der Erforschung neuer und innovativer Therapieformen pulmonaler und kardialer Erkrankungen.
Rebirth ist ein Forschungsverbund aus renommierten Wissenschaftlern verschiedener Hochschulen und versteht sich als Zentrum für regenerative Medizin in Hannover. Innerhalb des Exzellenzclusters untersuchen Wissenschaftler grundlegende Mechanismen und Schlüsselfaktoren der Zell- und Organregeneration auf molekularer Ebene. Das Verstehen von Selbstheilungsvorgängen und Alterungsprozessen im menschlichen Körper kann zu vielen neuen Therapieansätzen im Kampf gegen Infektionen, Krebs und Erbkrankheiten führen. Die Schwerpunkte von Rebirth sind die Stammzellforschung zur Gewinnung neuer Zellquellen mit dem Potential, sich in unterschiedliche Zelltypen zu entwickeln, und das Tissue Engineering zur Züchtung künstlicher Organe.
In einem ihrer Projekte verfolgen die TiHo-Wissenschaftler das Ziel, nanopartikelbasierte Arzneimittel zur Geweberegeneration im Herzmuskel zu entwicklen. Zur Anwendung kommt dabei das mit Nanopartikeln beschichtete zytokinähnliche Protein HMGB1. Neben einer entzündungsfördernden Wirkung hat dieses Protein eine regenerative Wirkung auf Herzmuskelzellen. In ersten Zellkulturversuchen werden die Nanopartikel-HMGB1-Komplexe zielgerichtet mittels Laser-Ablation in kultivierte Herzmuskelzellen und Endothelzellen eingebracht. Durch Multiphotonen-Mikroskopie oder Magnetresonanztomographie können die Nanopartikel-Protein-Konjugate sichtbar gemacht und in den Zielzellen lokalisiert werden. Die regenerativen Eigenschaften dieser Komplexe und ihre Fähigkeit, zur Neubildung von Blutgefäßen anzuregen, sollen durch die Untersuchung der kultivierten Kardiomyozyten nachgewiesen werden. In weiteren Schritten wird getestet, ob die HMGB1-Nanopartikel-Komplexe nach intravenöser Verabreichung zielgerichtet zum Herzmuskel gelangen. Zielsetzung dieses Projekt ist eine dirigierende In-vivo-Anwendung der Nanopartikel-Protein-Komplexe zu einer kontrollierten zielgenauen medikamentellen Therapie von Erkrankungen des Herzmuskels.
In einem zweiten Projekt im Rahmen der Exzellenzinitiative ist das Endziel, zur Konstruktion eines autologen Luftröhrenersatzes zu gelangen. Hintergrund dieses Forschungsansatzes ist die Tatsache, dass bisherige Strategien zum Luftröhrenersatz durch unkontrolliertes Wachstum der biologischen Implantate und bstoßungsreaktionen gekennzeichnet sind. Durch die Integration neuester laserbasierter Materialverarbeitungsprozesse in Verbindung mit molekulargenetischen Techniken sollen derartige unerwünschte Begleiterscheinungen im Rahmen der Transplantation vermieden werden. In einem ersten Schritt sollen Knorpelzellen (Chondrozyten) mit Hilfe des HMGA2-Gens reprogrammiert werden, um sie dann auf Trägermaterialien wie beispielsweise Magnesium, Eisen, Titan oder Wolfram zu kultivieren. HMGA2 spielt eine herausragende Rolle als Transkriptionsfaktor in Verbindung mit der Entwicklung und Differenzierung von Knorpelzellen, indem es zum einen die Zellteilung der Chondrozyten anregt und zum anderen eine Vermittlerfunktion bei der Differenzierung zu hyalinem Knorpel übernimmt und das Wachstum epithelialer Zellen unterstützen kann. In einem weiteren Schritt werden schließlich Epithelschichten auf die mit den reprogrammierten Knorpelzellen bewachsenen Materialien aufgebracht, um so ein für den Empfängerorganismus immunologisch verträgliches und bezüglich der Wachstumseigenschaften kontrollierbares autologes Hybridorgan zur Transplantation bereitstellen zu können.