Research

Funding: DFG

Project Details:
Das Projekt ist assoziiert an den Sonderforschungsbereich (SFB) 599 und ergibt sich aus dem Schwerpunkt der Evaluation von Implantaten aus resorbierbaren Magnesiumlegierungen.
Goldstandard für die Rekonstruktion von Defekten im Schädelbereich ist heutzutage die Transplantation von autogenem Knochen. Nachteilig hierbei sind der entstehende Entnahmedefekt beim Spender und die limitierte Verfügbarkeit. Das macht die Entwicklung von Knochenersatzmaterialien erforderlich, welche sowohl langfristig Form- und Konturstabilität als auch Ersatzresorption durch organspezifisches Gewebe garantieren. Neu entwickelte Fertigungsverfahren ermöglichen erstmals die Herstellung sogenannter Hybridimplantate, die sich aus Magnesium, Titan sowie Polymeren zusammensetzen.
Magnesium besitzt einen dem Knochen ähnlichen Elastizitätsmodul, ist biokompatibel und kommt natürlicher Weise im menschlichen sowie im tierischen Körper vor. Es kann vollständig resorbiert werden, wobei die entstehenden Abbauprodukte nicht toxisch sind. Diese Eigenschaften machen es zu einem sehr gut geeigneten Material zur Herstellung von resorbierbaren Implantaten.
Titan stellt dabei die anfangs zwingend erforderliche Festigkeit für das Schädelimplantat bereit. Mit verschiedenen Polymerbeschichtungen, die im Institut für Biomedizintechnik der Universität Rostock vorgenommen werden, soll die Korrosion der Magnesiumkomponente verzögert und die Gewebsneubildung gesteuert werden.
Eine vollständige Durchbauung des Implantates mit Knochengewebe ist gerade bei großen Defekten im Gesichtsbereich mit resorbierbaren Materialen bisher nicht verwirklicht.
Um die knöcherne Durchbauung zu unterstützen, werden die Implantate mit mesenchymalen Stammzellen oder auch Osteoblasten prävitalisiert. Dies wird außerdem durch die speziell angefertigte Gitterstruktur des Implantates gefördert. Eine frühe Gefäßeinsprossung ist für den Gewebeaufbau von besonderer Wichtigkeit. Proangiogene Faktoren sollen die initiale Vaskularisation unterstützen. Die spezielle Geometrie mit interkonnektiver Porenstruktur soll eine ausreichende nutritive Versorgung gewährleisten.
Zur Erzeugung einer der natürlichen Schädelform folgenden Implantatkontur und der Gitterstruktur wird das Verfahren des Selective Laser Meltings (SLM) für den Werkstoff Magnesium im Laser Zentrum Hannover (LZH) entwickelt. Mit diesem Verfahren können anhand von CT-Datensätzen individuell auf den Defekt abgestimmte Implantate entwickelt werden.
In vitro und im Tierversuch werden die Biokompatibilität und Vaskularisierung der Hybridimplantate, sowie der Einfluss der Prävitalisierung und der proangiogenen Faktoren untersucht. Die in vivo Versuche finden in Kooperation mit der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie der Medizinischen Hochschule Hannover statt.

Cooperation Partners:

Kooperationspartner:

Laser Zentrum Hannover e.V., Hannover, Prof. Dr. Dr. h.c. H. Haferkamp

Lehrstuhl für Technische Chemie I, Universität Duisburg-Essen, Prof. Dr. S. Barcikowski

Zentrum für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde, MHH, Hannover, Prof. Dr. N.C. Gellrich

Funding: Friedrich-Ebert-Stiftung , 60.000 EUR

Project Details:
Angesichts der bedrohlich zunehmenden Resistenzbildung der Krankheitserreger gegen bewährte Antibiotika und dem Auftauchen neuer Infektionserkrankungen ist die Antiinfektiva-Forschung gefordert, alternative Wirkstoffe zu entwickeln. Neben Antibiotika, können pharmazeutische Substanzen zum Einsatz kommen, die das Immunsystem des infizierten Patienten stärken, um gegen die Infektion anzukämpfen. Solche immunstärkenden Wirkstoffe finden sich häufig als Naturstoffe in traditionellen Heilpflanzen.
Im biologischen Screening sollen Naturstoffe von Medizinalpflanzen aus dem Regenwald Costa Ricas in Hinblick auf ihre immunstärkenden Eigenschaften getestet werden. Diese Naturstoffe werden von einer kooperierenden Arbeitsgruppe aus Huntsville, Alabama unter der Leitung von Prof. William Setzer, gesammelt und zur Verfügung gestellt. Chemisch werden die Extrakte durch analytische HPLC mit UV- und MS-Detektion auf neue, aber auch auf bekannte immun-modulierende Produkte hin untersucht. Die neuen Substanzen werden isoliert und in ihrer Struktur aufgeklärt. Gleichzeitig werden die gereinigten Produkte in vielfältigen biologischen Systemen auf ihre Wirkung und die zugehörigen biochemischen Wirkmechanismen hin geprüft.

Results:

Jerjomiceva N, Seri H, Yaseen R, de Buhr N, Setzer WN, Naim HY, von Köckritz-Blickwede M. Guarea kunthiana Bark Extract Enhances the Antimicrobial Activities of Human and Bovine Neutrophils. Nat Prod Commun. 2016 Jun;11(6):767-70.

Yaseen R, Blodkamp S, Lüthje P, Reuner F, Völlger L, Naim HY, von Köckritz-Blickwede M. Antimicrobial activity of HL-60 cells compared to primary blood-derived neutrophils against Staphylococcus aureus. J Negat Results Biomed. 2017 Feb 19;16(1):2. doi: 10.1186/s12952-017-0067-2.

 

In Vitro Testing of Crude Natural Plant Extracts from Costa Rica for Their Ability to Boost Innate Immune Cells against Staphylococcus aureus.

Yaseen R, Branitzki-Heinemann K, Moubasher H, Setzer WN, Naim HY, von Köckritz-Blickwede M.

Biomedicines. 2017 Jul 5;5(3). pii: E40. doi: 10.3390/biomedicines5030040.

Cooperation Partners:

Prof. William Setzer, University of Huntsville, Alabama

Project Details:
Die Lutealinsuffizienz der Hündin, auch Hypoluteinismus oder Gelbkörperschwäche genannt, resultiert aus einer Ovarfunktionsstörung, welche durch eine unzureichende Progesteron-synthese und -sekretion charakterisiert ist. Diese führt bei der graviden Hündin zum Fruchttod bzw. im weiteren Verlauf zum Verlust der Trächtigkeit.

Über die Inzidenz der Lutealinsuffizienz beim Hund liegen bisher keine gesicherten Erkenntnisse vor. Ursache hierfür ist die in Verdachtsfällen im Rahmen der tierärztlichen Betreuung von graviden Hündinnen vielfach eingeleitete Substitutionstherapie mit Progesteron, welche einer klaren Diagnosestellung entgegensteht. Auf diese Weise bleibt die Chance einer gezielten Selektion von Zuchthündinnen mit ungestörter Ovarfunktion ungenutzt. Vielmehr besteht ein nicht kalkulierbares Risiko der unkontrollierten Verbreitung dieser Ovarfunktionsstörung innerhalb der Zuchthundepopulation

Ziele der geplanten Studie sind die diagnostische Verifizierung der Lutealinsuffizienz zur Erlangung von Informationen zu ihrer Inzidenz in Anlehnung an Günzel-Apel et al. (2012) sowie die Ermittlung möglicher endokriner (primär ovarial, sekundär hypophysär) und immunologischer (Antikörpernachweis) Ursachen.

Neue Erkenntnisse werden erwartet hinsichtlich:
- der Inzidenz der Lutealisuffizienz beim Hund
- einer möglichen Rolle von Antikörpern gegen Progesteron (IgM und IgE) sowie des luteotropen Hormons Prolaktin und, bei graviden Tieren, von Relaxin auf die Progesteronsynthese und -sekretion sowie eines möglichen Einflusses von ggf. vorhandenen Schilddrüsenhormon-Antikörpern bei der Entstehung der Lutealinsuffizienz.

Results:

bisherige Ergebnisse:

 

Günzel-Apel A, Urhausen C, Wolf K, Einspanier A, Oei C, Piechotta M. Serum progesterone in pregnant bitches supplemented with progestin because of expected luteal insufficiency. Reprod Dom Anim 2012, 47 (Suppl 6), 55-60; doi: 10.1111/rad.12029, ISSN 0936-6768

Cooperation Partners:

Prof. Dr. Ralph Einspanier, Institut für Veterinär-Biochemie, FU Berlin

Prof. Dr. Almuth Einspanier, Veterinär-Physiologisch-Chemisches Institut, vet.-med. Fakultät der Universität Leipzig

Prof. Dr. Gerhard Schuler, Klinik für Geburtshilfe, Gynäkologie und Andrologie der Groß- und Kleintiere, vet.-med. Fakultät der Universität Giessen

Project Details:
Durch die Entwicklung neuester Sequenziertechniken ist es nun zum ersten Mal möglich, Artbildung nicht nur auf der Basis einzelner Gene, sondern auch auf der Ebene des gesamten Genoms bzw. Transkriptoms zu untersuchen. Diese unter dem Begriff "adapation genomics" zusammengefasste Forschungsrichtung stellt einen ganz neuen und fundamentalen Ansatz in der modernen molekularen Ökologie dar und ermöglicht es, Gene, die direkt in Artbildungprozesse involviert sind erstmalig auch in natürlichen Populationen zu identifizieren. Am Beispiel des in unserer Arbeitsgruppe entdeckten Artkomplexes dreier kryptischer Libellenarten sollen im Rahmen dieses Projektes die Mechanismen, die hinter dieser (besonderen) Artbildung liegen untersucht werden. Durch die Einbeziehung von aquatischen sowie terrestrischen Entwicklungsstadien sollen Gene identifiziert werden, welche innerhalb des Trennungsprozess direkt oder indirekt beteiligt sind. Dieses ermöglicht erstmalig einen tieferen Einblick in die Artbildung bei Libellen im Allgemeinen und bei kryptischen Arten im Besonderen.

Funding: #

Project Details:
Die durch den BeAn-Stamm des Theilervirus (TMEV) bei empfänglichen Mäusestämmen ausgelöste demyelinisierende Theilervirus-Enzephalomyelitis (TME) ist ein bedeutendes Modell für die humane Multiple Sklerose. Hierbei ist insbesondere die chronische progressive Demyelinisierung mit fehlender bzw. unvollständiger und erst spät einsetzende Remyelinisierung ein charakteristischer pathomorphologischer Befund sowohl bei den chronisch progressiven Verlaufsformen der MS als auch der TME. Eigene Untersuchungen des Transkriptoms bei der TME mittels Mikroarrays zeigten eine enge Assoziation zwischen der Herabregulierung der mRNS zahlreicher an der Cholesterobiosynthese beteiligter Gene und der chronisch progressiven Entmarkung. Cholesterol ist ein quantitativ und qualitiativ wichtiger Bestandteil der Myelinscheiden und die Cholesterobiosynthese stellt einen geschwindigkeitsbestimmenden Schritt im Rahmen der Myelinsynthese dar. Ausgehend von der Arbeitshypothese, dass es durch eine Inhibition der Cholesterolbiosynthese durch transkriptionelle Steuermechanismen zu einer Unterdrückung der endogenen Remyelinisierung und damit chronischen Demyelinisierung bei der TME kommt, stehen folgende Aspekte im Vordergrund des vorgesehenen Forschungsprojekts: (i) Quantitative Analyse der Lipid- und Proteinkomponenten der Myelin-scheiden bei der TME unter besonderer Berücksichtigung von Cholesterol, (ii) Untersuchung, inwieweit eine cholesterolreiche Fütterung die endogene Remyelinisierungskapazität bei der TME beeinflussen kann. Die Ergebnisse sollen zeigen, ob die Cholesterolbiosynthese ein mögliches Ziel für die Entwicklung einer die Remyelinisierung fördernden Therapie zur Behandlung von Entmarkungserkrankungen von Mensch und Tier ist.

Cooperation Partners:

Zentrum für systemische Neurowissenschaften, Hannover

Project Details:
Trotz ihrer einfachen Morphologie zeigt die Genetik der Placozoa eine überraschende
Komplexität. Sein Genom kodiert für diverse Signal- Gene und Transkriptionsfaktoren, die eng im Zusammenhang mit Vorgängen in komplexeren Tieren stehen. Jüngsten Genom-Analysen zufolge spiegelt das Trichoplax Genom die ursprünglichsten genetischen Bedingungen überhaupt wider. Ziel dieses Projektes ist es Gene, die eine Rolle in der Kontrolle des Zellzyklus in "höheren Tieren" spielen, in Placozoen nachzuweisen und zu charakterisieren, um ihre Funktion in basalen Metazoen zu klären. Untersuchungen an diesen grundlegenden Mechanismen in einfachen Vielzellern werden helfen, die Evolution dieser komplexen Vorgänge zu verstehen und dazu beitragen, Placozoen als einfachen einfachen Modellorganismus für die Krebsforschung zu etablieren.

Cooperation Partners:

Dr. Eduardo Moreno, Institut für Zellbiologie, Universität Bern

Project Details:
Das Projekt befasst sich mit der klinischen Ganganalyse beim Hund und der Untersuchung wie sich die Gewichtsverteilung nach Amputation einer Gliedmaße beim Patienten verändert. Parallel zur Ganganalyse werden MRT-Untersuchungen der Gelenke der kontralateralen Gliedmaße durchgeführt, um das Auftreten von Veränderungen in den vermehrt belasteten Gelenken zu untersuchen. Hierfür werden zum Einen Untersuchungen an Patienten, bei denen z.B. auf Grund von Osteosarkomen eine Gliedmaße amputiert werden muss, durchgeführt. Zum Anderen wird am Beispiel des Beagles ein Amputationsmodell entwickelt, indem den Beaglen eine Gliedmaße hochgebunden wird und somit eine Amputation simuliert werden kann.

Project Details:
Das protocadherin liver kidney colon (PLKC, CDHR2) ist ein Mitglied der Super-Familie der Cadherine und besitzt Eigenschaften eines Tumor-Suppressors, indem es Kontakt-Inhibition der Zell-Proliferation induziert. Weder der Mechanismus dieser Inhibition noch die physiologische Rolle dieses Proteins in den Geweben, in denen Expression nachgewiesen wurde, konnten bislang aufgeklärt werden.

Beide Fragestellungen werden mittels molekularbiologischen,
proteinbiochemischen und zellbiologischen Untersuchungen erarbeitet.

Cooperation Partners:

Prof. Dr. Marwan El-Sabban, Medical Faculty, American University of Beirut, Libanon;

PD Dr. Wilfried Kues, FLI, Mariensee

Funding: #

Project Details:
Die durch den BeAn-Stamm des Theilervirus (TMEV) bei empfänglichen Mäusestämmen ausgelöste demyelinisierende Theilervirus-Enzephalomyelitis (TME) ist ein bedeutendes Modell für die humane Multiple Sklerose. Die astrozytäre Narbenbildung und eine fehlende bzw. unvollständige und erst spät einsetzende Remyelinisierung stellen neben der Demyelinisierung einen klassischen pathomorphologischen Befund bei chronisch progressiven Verlaufsformen der MS und der TME dar. Eigene Untersuchungen des Transkriptoms bei der TME mittels Mikroarrays zeigten eine Aufregulation der mRNS zahlreicher an den Janus Kinase (JAK)/ Der Signal transducer and activator of transcription (STAT)-Signalwegen beteiligter Gene. Der STAT3-Signalweg induziert im Rahmen der physiologischen embryologischen Entwicklung glialer Vorläuferzellen eine Proliferation und astrozytäre Differenzierungsrich-tung. Ausgehend von der Arbeitshypothese, dass es durch eine Zytokin- oder Wachstumsfak-tor-vermittelte Aktivierung des STAT3-Signalweges zu der astrozytären Narbenbildung und gleichzeitigen Unterdrückung der endogenen Remyelinisierung bei der TME kommt, stehen folgende Aspekte im Vordergrund des vorgesehenen Forschungsprojekts: (i) Identifikation des zellulären Ursprungs des STAT3-Signals bei der TME unter besonderer Berücksichtigung der Astrozyten, (ii) Untersuchung, inwieweit eine Aktivierung des STAT3-Signalwegs eine astrozytäre Differenzierung von oligodendroglialen Vorläuferzellen (OPCs) in vitro begüns-tigt. Die Ergebnisse sollen zeigen, ob der STAT3-Signalweg ein mögliches Ziel für die Ent-wicklung einer Astrogliose-inhibierenden und die Remyelinisierung fördernden Therapie zur Behandlung von Entmarkungserkrankungen von Mensch und Tier ist.

Cooperation Partners:

Zentrum für systemische Neurowissenschaften, Hannover

Project Details:
I. Ziel
Die intraläsionale Injektion von autologen kultivierten mesenchymalen stromalen Zellen aus Fettgewebe (AT-MSCs) stellt eine vielversprechende Behandlungsmöglichkeit zur Behandlung von equinen Tendopathien dar. Der Verbleib der Zellen nach Applikation ist jedoch bislang ungeklärt. Zudem liegen bisher keine Langzeitergebnisse hinsichtlich der Qualität des Ersatzgewebes für diese Behandlungsmethode vor.

II. Methodik
Bei 12 Versuchspferden werden mit Hilfe einer Knorpelfräse aus der arthroskopischen Chirurgie künstliche Defekte der oberflächlichen Beugesehne erzeugt (Az 33.9-42502-04-08/1622). Es erfolgt eine intraläsionale Behandlung der Defekte mit autologen kultivierten mesenchymalen stromalen Zellen aus Unterhautfettgewebe, die zuvor mit GFP (green fluorescent protein) bzw. mit Eisenpartikeln markiert wurden, oder mit einem Plazebo. Der Verbleib und die Verteilung der Zellen wird zunächst in vivo mittels magnetresonaztomographischer Untersuchungen überprüft und nach zeitversetzter Einschläferung der Pferde am Präparat nachvollzogen. Zudem erfolgen biochemische, molekularbiologische und biomechanische Untersuchungen des Sehnengewebes, um die Qualität des im Rahmen der Sehnenheilung entstandeen Ersatzgewebes zu überprüfen.

Results:

Conze, P., van Schie, H.T.M., van Weeren, R., Staszyk, C., Conrad, S., Skutella, T., Hopster, K., Rohn. K., Stadler, P., Geburek, F. Effect of autologous adipose tissue-derived mesenchymal stem cells on neovascularization of artificial equine tendon lesions. Regen. Med. 2014, 9 (6): 743-757.

 

Geburek, F., Mundle K., Conrad, S., Hellige, M., Walliser, U., van Schie, H.T.M., van Weeren, R., Skutella, T., Stadler, P. Tracking of autologous adipose tissue-derived mesenchymal stromal cells with in vivo magnetic resonance imaging and histology after intralesional treatment of artificial equine tendon lesions - a pilot study. Stem Cell Res. Ther. 2016, 1. Feb.; 7: 21.

 

https://stemcellres.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13287-016-0281-8

 

Geburek, F., Roggel, F., van Schie, H. T. M., Beineke A., Estrada, R., Weber, K., Hellige, M., Rohn, K., Jagodzinski, M., Welke, B., Hurschler, C., Conrad, S., Skutella, T., van de Lest, C., van Weeren, R., Stadler, P. M. Effect of single intralesional treatment of surgically induced equine superficial digital flexor tendon core lesions with adipose-derived mesenchymal stromal cells (AT-MSCs) - a controlled experimental trial. Stem Cell Res. Ther. 2017, 5. Juni; 8 (1): 129.

 

https://link.springer.com/content/pdf/10.1186/s13287-017-0564-8.pdf

Cooperation Partners:

Prof. Dr. T. Skutella, Institut für Anatomie und Zellbiologie, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg;

Prof. Dr. R. van Weeren, Universität Utrecht, NL;

Prof. Dr. H.T. van Schie, Universität Utrecht, NL;

Dr. U. Walliser, Pferdeklinik Kirchheim