Overview of research projects

Project Details:
In dem hier vorgestellten Teilprojekt soll ein neuartiges Konzept zur Auslegung und Fertigung von patientenindividuellen Implantatprototypen erarbeitet werden. Das Konzept umfasst die Entwicklung, umformtechnische Prototypenherstellung und klinische Erprobung individualisierter Hüftprothesenpfannen für den Einsatz an caninen und humanen Patienten. CT-basierte Geometriedaten humaner und caniner Hüftgelenkpfannen dienen als Grundlage für die Auslegung individualisierter Prothesenpfannen. Ihre Herstellung erfolgt umformtechnisch aus biokompatiblen Titan-Blechwerkstoffen.
Die Versorgung schwerer Hüftgelenkserkrankungen mit künstlichen Hüfttotalendoprothesen stellt in der Humanmedizin als auch in der Veterinärmedizin einen häufigen operativen Eingriff dar. Trotz langjähriger Erfahrung kommt es nach der Implantation immer wieder zu Komplikationen, die zu einer Revision des Implantats führen. Insbesondere die Migration der Prothesenpfanne stellt ein großes Problem dar. Eine mögliche Ursache der Migration sind die veränderten mechanischen Bedingungen, die zu einem Knochenabbau im Bereich der Pfannenkomponente führen können. Des Weiteren ist für eine ausreichend stabile Verankerung der Prothesenpfanne ein starker Knochenabtrag erforderlich, der den Knochenabbau begünstigt und eine Revisionsoperation erschwert.
Ziel des Projekts besteht in der Entwicklung und Auslegung von patientenindividuellen, knochenschonenden und kostengünstigen Prothesenpfannen für Mensch und Hund. Hierfür wird ein Konzept zur Herstellung dieser individuellen Pfannenkomponenten mittels der Blechumformung erarbeitet.

Cooperation Partners:

Institut für Umformtechnik und Umformmaschienen, Leibniz Universität Hannover, Prof. Dr. B.A. Behrens, Dr.-Ing. habil. A. Bouguecha, Medizinische Hochschule Hannover, Klinik für Orthopädie (im Annastift), Hannover, Prof. Dr. C. Stukenborg-Colsman, Dr. M. Lerch

Project Details:
Canine cancer is lately been considered to be of significant value for cancer research due to the fact that these neoplasias arise spontaneously providing a naturally occurring model for the respective human counterparts. The presentation of the canine neoplasias is characterised by a similar biologic behaviour showing comparable metastasising patterns to the lymph nodes and or the skeletal system. In terms of molecular markers canine neoplasias show the same marker expression patterns as their human counterparts. Thus, therapeutic approaches established and validated in dogs provide considerable potential for the development of cancer treatment strategies in men. The herein presented project aims at the development of a "theragnostic approach" combining diagnostic procedures with therapeutic measures. To achieve this, a detailed characterisation of the mechanisms involved in canine cancer is required. Cancer stem cells (CSC) are considered to play a major role in cancer development, thus a detailed cellular and molecular characterisation could be of significant value for the development of therapeutic approaches targeting canine cancer.

The purpose of this study is identification and characterization of "stem-cell like cells" in canine lymphoma cell lines CLBL-1 and CLBL-1M. In the first step the expression patterns of stem cell marker genes (CD44, c-Kit, CD133, CD 34, MELK, ITGA6, OCT4, DDX5, c-MYC, Nanog, Klf4 and SOX2) will be analyzed in the canine B-cell lymphoma cell line CLBL1 and the derived daughter cell line CLBL1-1M. Further, the population of stem cell like cells will be enriched in the cell lines by cultivating the cells in conditions allowing the generation of stem cell spheres. If successful, these spheres will be isolated and cultivated separately and screened for the mentioned gene and protein markers. Finally, the candidate genes serving as potential cancer stem cell markers will be identified and valuated in vitro and in vivo.

Cooperation Partners:

Department für Pathobiologie, Veterinärmedizinische Universität Wien, Dr. B. Rütgen

Institut für Pathologie, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover, Prof. Dr. M. Hewicker-Trautwein

Project Details:
Seit Jahrzehnten ist die Frage nach der angestrebten Entwicklung von Welpen und Junghunden immer wieder ein Thema, und zwar nicht nur bei den Züchtern, sondern auch bei Tierärzten. Eine eher verhaltene Aufzucht, d.h. geringere Fütterungsintensität, soll für die Gesundheit des Skeletts und die Langlebigkeit von Vorteil sein, während eine zu intensive Aufzucht, d.h. im Wesentlichen höhere Energieversorgung, mit der Folge einer höheren Körpermasse im frühen Lebensalter für alle möglichen Erkrankungen im Alter (insbesondere Störungen der Skelettgesundheit) disponieren soll.
Vor diesem Hintergrund ist eine an sich einfache Frage zu beantworten, nämlich die nach einer "normalen" Wachstumskurve! Die hierzu vorliegenden Daten sind durchaus fundiert, wurden aber allermeist vor 30 Jahren erhoben. Die Zucht ging aber weiter, wie in diversen Rassen das heutige Erscheinungsbild - im Vergleich zu früheren "Standards" - auch einem Laien zeigt. Die vorliegende Untersuchung zielt also - basierend auf einer umfassenden statistischen Erhebung und parallelen Befundung der Tiere - auf quantitative Aussagen zur heute "normalen" Entwicklung von Welpen und Junghunden. Des Weiteren interessieren hierbei die "übliche" Energie- und Nährstoffversorgung, mögliche Einflüsse der Haltung und Bewegung sowie der Rasse an sich.

Project Details:
In Zusammenarbeit mit dem Laserzentrum Hannover entwicklen wir die Scanning Laser Optical Tomography (SLOTy) für die dreidimensionale Bildgewinnung weiter. Dabei werden sowohl die Fluoreszenz-basierte als auch insbesondere markerfreie Bildgebung durch intrinsische Kontrastmechanismen eingesetzt, um volumetrische Plastizität in kleinen Proben wie z.B. Insektengehirnen oder Beinknospen von Insektenembryonen darzustellen.

Results:

Publications:

Bode K, Nolte L, Kamin H, Desens M, Ulmann A, Bergmann GA, Betker P, Reitmeier J, Ripken T, Stern M, Meyer H, Bicker G. (2020) Scanning laser optical tomography resolves developmental neurotoxic effects on pioneer neurons. Sci. Rep. 10:2641. https://doi.org/10.1038/s41598-020-59562-7

 

Wasser H, Biller A, Antonopoulos G, Meyer H, Bicker G, Stern M (2017) Regeneration of axotomized olfactory neurons in young and adult locusts quantified by fasciclin I immunofluorescence. Cell Tissue Res. 386:1-12. https://doi.org/10.1007/s00441-016-2560-1

 

Eickhoff R, Lorbeer RA, Scheiblich H, Heisterkamp A, Meyer H, Stern M, Bicker G (2012) Scanning Laser Optical Tomography resolves structural plasticity during regeneration in an insect brain. PlosOne 7:e41236. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0041236

 

Lorbeer RA, Heidrich M, Lorbeer C, Ojeda DFR, Bicker G, Meyer H, Heisterkamp A (2011) Highly efficient 3D fluorescence microscopy with a scanning laser optical tomograph. Opt Express 19(6):5419-30. doi: 10.1364/OE.19.005419.

Cooperation Partners:

Dr.-Ing. H. Meyer, LZH Hannover

Project Details:
Canine cancer is lately been considered to be of significant value for cancer research due to the fact that these neoplasias arise spontaneously providing a naturally occurring model for the respective human counterparts. The presentation of the canine neoplasias is characterised by a similar biologic behaviour showing comparable metastasising patterns to the lymph nodes and or the skeletal system. In terms of molecular markers canine neoplasias show the same marker expression patterns as their human counterparts. Thus, therapeutic approaches established and validated in dogs provide considerable potential for the development of cancer treatment strategies in men. The herein presented project aims at the development of a "theragnostic approach" combining diagnostic procedures with therapeutic measures. To achieve this, a detailed characterisation of the mechanisms involved in canine cancer is required. Cancer stem cells (CSC) are considered to play a major role in cancer development, thus a detailed cellular and molecular characterisation could be of significant value for the development of therapeutic approaches targeting canine cancer.

In human prostate cancer cells with a stem cell-like character (cancer stem cells) are considered to play a major role in disease development, progression and relapse. Aim of the study was to evaluate if similar cells are present and active in canine prostate cancer providing a naturally-occurring mammalian model for the development of therapeutic approaches targeting CSC. First, stem cell marker expression of CD133, CD44, c-KIT, CD34, ITGA6, OCT4, DDX5 and MELK in canine prostate carcinomas and prostate cyst cell lines were screened by Polymerase Chain Reaction (PCR), quantitative Polymerase Chain Reaction (qPCR) and partially analyzed by flow cytometry. Then the canine prostate adenocarcinoma cell line CT1258 was cultivated in suspension using serum-free medium in order to generate spheroid cell clusters. CSC markers genes CD44, CD133, c-KIT, CD34, ITGA6, c-MYC, NANOG, DDX5, KLF4, SOX2, MELK and OCT4 were analyzed in suspension cells and valuated the possibility to be cancer stem cell markers for canine prostate cancer.

Results:

https://www.hindawi.com/journals/bmri/2014/376326/abs/

Cooperation Partners:

Institut für Biophysik, Zellphysiologie & Zelluläre Mechanik, Leibniz Universität Hannover, Prof. Dr. A. Ngezahayo

Institut für Pathologie, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover, Prof. Dr. M. Hewicker-Trautwein

Project Details:
Myopathien können mit Hilfe der Elektrodiagnostik und der histopathologischen Untersuchung diagnostiziert werden. Einige Myopathien, die nur einzelne Muskeln betreffen und für EMG Untersuchungen oder Biopsieentnahmen schwer erreichbar sind, sollen mit Hilfe der Kernspintomographie (MRT) dargestellt werden. Dazu werden Muskelveränderungen im MRT evaluiert und mit histopathologischen und elektrodiagnsotischen Befunden verglichen.

Cooperation Partners:

Prof. Dr. Bilzer

Project Details:
Der endoprothetische Ersatz eines erkrankten Hüftgelenks beim Hund wird inzwischen routinemäßig durchgeführt. Dennoch gibt es Implantatkomplikationen, die eine Verbesserung der Prothesensysteme erfordern. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll die Hüftgelenkbeanspruchung beim Hund durch eine Kopplung der Mehrkörper- und Finite-Element-Simulation berechnet werden, um die Gleitpaarung künstlicher Hüftgelenke zu optimieren. Es wird ein Simulationsansatz entwickelt, der neben aufwendigen in-vitro- und in-vivo-Versuchen zur patientenschonenden Grundlagenforschung am Tribosystem künstlicher Gelenke eingesetzt werden kann. Dieser Simulationsansatz soll auch zur Reduzierung von Tierversuchen bei der Entwicklung von Hüftprothesen beitragen. Mit Hilfe von caninen Mehrkörpersimulationsmodellen werden auf die Hüfte einwirkende Belastungskollektive bei unterschiedlichen Bewegungen ermittelt. Die Bewegungsfunktionen werden dabei mit Hilfe von Ganganalysen gemessen. Mit den ermittelten Kraftgrößen aus der Mehrkörpersimulation werden Finite-Element-Simulationen durchgeführt, um hoch beanspruchte Bereiche in den Prothesenkomponenten identifizieren und die Beanspruchung künstlicher Gelenke abschätzen zu können.

Cooperation Partners:

Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen der Leibniz Universität Hannover; Prof. Dr. B.A. Behrens, G. Helms

Project Details:
Ziel ist es, das Temperaturverteilungsmuster am Skrotum in Zusammenhang mit der Thermoregulationsfähigkeit des Bullen zu bringen. Es sollen charakteristische Merkmale der Temperaturverteilungsmuster gefunden werden, die es ermöglichen, die Wärmeempfindlichkeit der Bullen zu beurteilen.
Des Weiteren sollen die Messungen zeigen, inwieweit äußere Parameter (z.B. Luftfeuchtigkeit, Umgebungstemperatur, Raumbeleuchtung) sowie tierbezogene Parameter (z.B. Herzfrequenz, Atemfrequenz, Körperinnentemperatur) die Temperaturverteilung beeinflussen.

Cooperation Partners:

Prof. Dr. Heinrich Bollwein, Vetsuisse-Fakultät Zürich

Dr. John P. Kastelic, Theriogenology Editorial Office, Lethbridge, AB, Canada

Project Details:
Identifikation insbesondere von Efflux-Transportern, wie z.B. MDR-1 (multi-drug resistance gene-1) in spezifischen Zellpopulationen der Rinderplazenta und etablierten Zelllinien mittels RT-PCR; Durchführung von Transportuntersuchungen mittels radioaktiv markierten Substraten (z.B. Digoxin), Rhodamin-Assays und FACS Analyse, Blockierung des Transports mit spezifischen Inhibitoren, Lokalisation der korrespondierenden Proteine mittels Immunverfahren

Cooperation Partners:

Prof. Dr. Joachim Geyer, Justus-Liebig-Universität Giessen

Project Details:
Etablierung von plazentären fetalen und maternalen Zelllinien bzw. dreidimensionalen Kulturverfahren zur Untersuchung von isolierten Aspekten der Regulation der eingeschränkten Trophoblastinvasion des Rindes und der plazentären Angiogenese, inklusive der Identifikation relevanter Signalwege und Modulation dieser