Nachwuchsforschende der Universitätsmedizin Mainz ausgezeichnet

(Mainz, 27. Juni 2023, nh) Dr. Mandy Beyer und Dr. Dr. Damian Herz erhalten den diesjährigen Boehringer-Ingelheim-Preis für ihre exzellenten Forschungsarbeiten: Dr. Beyer vom Institut für Toxikologie entwickelte einen innovativen Therapieansatz zur Behandlung bösartiger Leukämien. Dr. Dr. Herz von der Klinik und Poliklinik für Neurologie entdeckte einen neuen Ansatz zur besseren Tiefenhirnstimulation zur Behandlung von Parkinson. Der Boehringer-Ingelheim-Preis ist mit 30.000 Euro dotiert und geht zu gleichen Teilen an die beiden Nachwuchsforschenden.

„Ich freue mich sehr, dass der Boehringer-Ingelheim-Preis seit über 50 Jahren unsere Nachwuchsforschenden fördert und motiviert. Die Arbeiten der in diesem Jahr Ausgezeichneten verdeutlichen, dass die Universitätsmedizin Mainz unter anderem in den Bereichen Tumorforschung und Neurowissenschaften herausragende Nachwuchsarbeit leistet und so Spitzenmedizin vorantreibt“, betonte der Wissenschaftliche Vorstand und Dekan der Universitätsmedizin Mainz, Univ.-Prof. Dr. Ulrich Förstermann.

„Sowohl Parkinson als auch Leukämie verursachen großes Leid. Als gemeinnützige Stiftung freuen wir uns daher sehr, die Forschung an so wichtigen Themen zu unterstützen. Mit ihren Programmen fördert die Boehringer Ingelheim Stiftung hervorragende Forschung von Menschen, die mit ihrer Kreativität und ihrem Enthusiasmus den wissenschaftlichen Fortschritt vorantreiben. Daher würdigen wir das Engagement und die exzellenten Leistungen von Dr. Mandy Beyer und Dr. Dr. Damian Herz mit dem Boehringer-Ingelheim-Preis 2023“, ergänzt Christoph Boehringer, Vorsitzender des Vorstands der Boehringer Ingelheim Stiftung.

Im Rahmen der feierlichen Preisverleihung berichtet Dr. Beyer über ihre Forschung im Bereich theoretischer Medizin zur akuten myeloischen Leukämie und Dr. Dr. Herz über seine Forschung in der klinischen Medizin über die Tiefenhirnstimulation bei Parkinsonerkrankungen. Den Festvortrag „Vom Verständnis der Immunologie zur Therapie der Multiplen Sklerose“ hielt Univ.-Prof. Dr. Dr. Sven Meuth, Direktor der Klinik für Neurologie des Universitätsklinikums Düsseldorf.

Mit dem Boehringer-Ingelheim-Preis zeichnet die Boehringer Ingelheim Stiftung aufstrebende wissenschaftliche Talente der Universitätsmedizin Mainz für exzellente wissenschaftliche Leistungen auf dem Gebiet der theoretischen und klinischen Medizin aus. Der Preis ist mit insgesamt 30.000 Euro dotiert und wird seit 1969 jährlich vergeben. Seit 1995 wird er von der Boehringer Ingelheim Stiftung dotiert.

Einzelheiten zur Arbeit von Dr. Mandy Beyer:
Dr. Mandy Beyer, Wissenschaftlerin am Institut für Toxikologie der Universitätsmedizin Mainz, erhält den Boehringer-Ingelheim-Preis 2023 im Bereich theoretische Medizin für ihre in der Fachzeitschrift „Cell Chemical Biology“ veröffentlichte Forschungsarbeit “Identification of a highly efficient dual type I/II FMS-like tyrosine kinase inhibitor that disrupts the growth of leukemic cells“. Im Rahmen dieser Arbeit ist es Beyer gelungen, einen neuen Wirkstoff zu entwickeln, der dazu beitragen kann, eine schwer behandelbare Form der zweithäufigsten Form von Blutkrebs bei Erwachsenen, der akuten myeloischen Leukämie (AML), besser zu therapieren.

Bei Menschen mit AML ist in über 30 Prozent der Fälle das Protein FLT3 mutiert. Diese Mutationen führen dazu, dass Blutzellen sich nicht zu reifen Zellen weiterentwickeln. Reife Blutzellen haben jedoch lebenswichtige Funktionen, wie beispielsweise den Sauerstofftransport und die Blutgerinnung. Ein weiteres Problem bei AML: Die unreifen Blutzellen können sich ungebremst teilen und so gesunde Blutzellen verdrängen. Ohne Behandlung kann der Mangel an funktionsfähigen Blutzellen in wenigen Wochen zum Tod führen.

Die bisher gegen AML eingesetzten Medikamente zielen darauf ab, die Funktion des mutierten FLT3-Proteins zu hemmen. Jedoch können Blutkrebszellen Resistenzen gegen diese Medikamente entwickeln. Gegen solch resistente Zellen gibt es zwar bereits Medikamente, allerdings können diese schwere Nebenwirkungen verursachen.

In ihrer Arbeit hat Dr. Beyer erfolgreich den innovativen Wirkstoff „Marbotinib“ identifiziert und getestet, der nicht nur primär mutiertes FLT3, sondern auch resistente Leukämiezellen mit sekundär mutiertem FLT3 hemmt, ohne dabei gesunde Zellen zu schädigen. In der vorklinischen Testphase hat die Therapie mit Marbotinib bewirkt, dass die an Leukämie erkrankten Tiere deutlich länger überlebten. Wichtige Organe wie Leber, Lunge, Herz und Niere wurden dabei nicht beeinträchtigt.

Dr. Mandy Beyer hat ihre Arbeit unter der Leitung von Univ.-Prof. Dr. Oliver Krämer, Institut für Toxikologie der Universitätsmedizin Mainz, mit pharmazeutischen Chemiker:innen der Universität Regensburg, der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg und dem Universitätsklinikum Jena erstellt.

Originalpublikation:
Beyer M., Henninger S.J., Haehnel P.S., Mustafa A.M., Gurdal E., Schubert B., Christmann M., Sellmer A., Mahboobi S., Drube S., Sippl W., Kindler T., Krämer O.H. Identification of a highly efficient dual type I/II FMS-like tyrosine kinase inhibitor that disrupts the growth of leukemic cells. Cell Chem. Biol. 2022 Mar 17; 29(3):398-411.e4.
DOI: 10.1016/j.chembiol.2021.10.011

Einzelheiten zur Arbeit von Dr. Dr. Damian Herz:

Dr. Dr. Damian Herz, Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Klinik und Poliklinik für Neurologie der Universitätsmedizin Mainz, erhält den Boehringer-Ingelheim-Preis 2023 im Bereich klinische Medizin für seine Arbeit: „Dynamic control of decision and movement speed in the human basal ganglia”, veröffentlicht in der Fachzeitschrift „Nature Communications“.

Herz hat eine wesentliche neue Erkenntnis zur Funktionsweise des Gehirns gewonnen, mit der die Behandlung für Parkinson verbessert werden kann: Er hat herausgefunden, dass der sogenannte Nucleus subthalamicus, ein Nervenkern im Stammhirn, sowohl die Geschwindigkeit reguliert, mit der Bewegungen ausgeführt werden, als auch die Geschwindigkeit von Prozessen der Entscheidungsfindung. Diese Regulierung erfolgt für beide Prozesse unabhängig voneinander.

Das Parkinson Syndrom ist die am schnellsten zunehmende neurologische Erkrankung und betrifft rund sechs Millionen Menschen weltweit. Zu den typischen Symptomen zählen motorische Störungen wie beispielsweise verlangsamte Bewegungen. Ein etabliertes Therapieverfahren dieser Bewegungseinschränkungen ist die Tiefenhirnstimulation, kurz THS. Bei der umgangssprachlich auch als Hirnschrittmacher bezeichneten Behandlungsform wird der Nucleus subthalamicus in den Basalganglien des Gehirns elektrisch stimuliert, um insbesondere die Bewegungsgeschwindigkeit zu verbessern. Der Nachteil: Bei einigen so behandelten Menschen kommt es durch die Stimulation des Hirnnervenkerns gleichzeitig zu einer unerwünschten Beschleunigung der Entscheidungsfindung.

Herz und seine Forschungskolleg:innen haben mit ihrer neuen Erkenntnis  zur Funktion des Nucleus subthalamicus ein verbessertes THS-Verfahren entwickelt. Bei dieser neuen Form der Neurostimulation werden die Stromimpulse nur in kurzen Intervallen gegeben. Dadurch gelang es, die Motorik der Patientinnen und Patienten noch gezielter und separat von der Entscheidungsfindung zu beeinflussen.

Für die erfolgreiche Studie arbeitete Dr. Dr. Damian Herz unter der Leitung von Univ.-Prof. Dr. Sergiu Groppa, Sektion Bewegungsstörungen und Neurostimulation der Klinik und Poliklinik für Neurologie der Universitätsmedizin Mainz, mit Neurowissenschaftler:innen der University of Oxford, der University of Bristol sowie des King’s College Hospital in London zusammen.

Originalpublikation:
Herz DM, Bange M, Gonzalez-Escamilla G, Auer M, Ashkan K, Fischer P, Tan H, Bogacz R, Muthuraman M, Groppa S, Brown P. Dynamic control of decision and movement speed in the human basal ganglia. Nat Commun. 2022 Dec 7;13(1):7530.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-022-35121-8

(Mainz, 14. Juni 2018, rdr) Die Boehringer Ingelheim Stiftung zeichnete im Rahmen einer feierlichen Preisverleihung die beiden Biologen Dr. Frank Bicker und Dr. Swenja Kröller-Schön mit dem diesjährigen Boehringer-Ingelheim-Preis aus. Der mit insgesamt 30.000 Euro dotierte Preis geht zu gleichen Teilen an die beiden erfolgreichen Nachwuchswissenschaftler der Universitätsmedizin Mainz. Dr. Swenja Kröller-Schön konnte erstmals den molekularen Mechanismus entschlüsseln, über den Fluglärm die Blutgefäße schädigen und damit schließlich zu Herz-Kreislauf-Erkrankungen führen kann. Dr. Frank Bicker hat die bedeutende Rolle des Proteins EGFL7 bei der Bildung neuer Nervenzellen aus Stammzellen im erwachsenen Gehirn nachgewiesen. Diese Erkenntnisse haben direkte Implikationen für das lebenslange Lernen, aber auch für mögliche Therapieansätze im Rahmen der regenerativen Medizin.

„Die Neurowissenschaften und die Gefäßmedizin zählen zu unseren Forschungsschwerpunkten – gleichzeitig sind die Themen alternde Gesellschaft und Lärm in unserem täglichen Leben von großer Relevanz“, betont Univ.-Prof. Dr. Ulrich Förstermann, Wissenschaftlicher Vorstand und Dekan der Universitätsmedizin Mainz. „Es freut mich sehr, dass wir heute diese beiden Wissenschaftler auszeichnen dürfen, die sich solch wichtigen Forschungsthemen widmen und diese mit großem Enthusiasmus und Professionalität vorantreiben.“

Dr. Claudia Walther, Geschäftsführerin der Boehringer Ingelheim Stiftung, unterstreicht: „Es ist immer wieder eine Freude, beispielhafte Leistungen wie die der diesjährigen Preisträger mit dem Boehringer-Ingelheim-Preis auszuzeichnen. Mehr als 100 fortgeschrittene Nachwuchsforscher und -forscherinnen haben ihn bisher erhalten. Damit steht der Preis auch für das langfristige Engagement der Stiftung für exzellente Wissenschaft in Mainz.“

Im Anschluss an die Verleihung der Urkunden präsentierten die beiden Preisträger ihre Forschungsarbeiten in allgemeinverständlichen Vorträgen. Der ehemalige Direktor der III. Medizinischen Klinik und Poliklinik und Präsident der Association for Cancer Immunotherapy (CIMT), Univ.-Prof. Dr. Dr. h. c. Christoph Huber, stellte in seinem Festvortrag „Moderne Immuntherapien für Krebserkrankungen“ vor.

Mit dem Boehringer-Ingelheim-Preis zeichnet die Boehringer Ingelheim Stiftung Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler der Universitätsmedizin Mainz für exzellente wissenschaftliche Leistungen auf dem Gebiet der theoretischen und klinischen Medizin aus. Der Preis ist mit insgesamt 30.000 Euro dotiert und wird seit 1969 jährlich vergeben.

Einzelheiten zur Arbeit von Dr. Frank Bicker (Jahrgang 1978)

Dr. Frank Bicker hat die bedeutende Rolle des Proteins EGFL7 bei der Bildung neuer Nervenzellen aus Stammzellen im erwachsenen Gehirn und dessen Wirkungsweise nachgewiesen. Diese Erkenntnisse haben direkte Implikationen für das lebenslange Lernen, aber auch für mögliche Therapieansätze im Rahmen der regenerativen Medizin.

Bei gesunden Erwachsenen herrscht im Gehirn ein Gleichgewicht zwischen Abbau und Neubildung neuer Nervenzellen, da alte, abgestorbene Zellen durch neue ersetzt werden. Die neuen Nervenzellen entwickeln sich dabei aus sogenannten Stammzellen. Sie können sich im Gegensatz zu ausgereiften Nervenzellen noch teilen und so Zellen produzieren, die zu Nervenzellen heranreifen können. Sterben durch Verletzungen oder Krankheit des Gehirns mehr Nervenzellen, wird dieser Prozess angekurbelt. Eines von zwei Reservoirs für Stammzellen ist die Subventrikuläre Zone. Diese Zone versorgt unter anderem den Riechkolben – den Teil des Gehirns, der direkt über der Riechschleimhaut der Nase liegt – mit ausgereiften Nervenzellen. Jedoch reift nur ein sehr geringer Teil aller Stammzellen im Gehirn tatsächlich zu funktionierenden Nervenzellen aus. „Dies lässt uns vermuten, dass die Reifung von Nervenzellen und deren Einbau in das Gehirn ein kritischer Schritt ist“, erläutert Frank Bicker. „Der chronische Verlauf bestimmter neurodegenerativer Erkrankungen wie Demenz oder Morbus Parkinson spricht beispielswiese dafür, dass das Gehirn aus eigener Kraft nicht in der Lage ist, den Verlust von Nervenzellen vollständig auszugleichen, obwohl es durchaus das Potential hat, sich selbst ‚auszubessern‘.“

Deshalb haben die Wissenschaftler sich auf die Suche nach Faktoren gemacht, die die Bildung neuer Nervenzellen stimulieren können – und haben mit dem Protein EGFL7 ein in dieser Hinsicht vielversprechendes Molekül identifiziert und unter die Lupe genommen. EGFL7 wird unter anderem von Zellen in der Wand der Blutgefäße, Nervenzellen und Stammzellen im Gehirn gebildet. „Wir konnten im Tiermodell zeigen, dass EGFL7 zum einen die Bildung von Vorläuferzellen fördert, und zum anderen dafür sorgt, dass diese auch tatsächlich zu reifen Nervenzellen werden und als solche in das existierende Netzwerk aus Nervenzellen im Gehirn eingebaut werden können“, so Frank Bicker. Normalerweise werden die Zellen des Riechkolbens bei Mäusen ständig erneuert. Schalteten die Forscher die EGFL7-Produktion ab, konnten die untersuchten Mäuse schlechter riechen, da weniger Nervenzellen heranreiften.

Zusammenfassend ist nun klar, dass EGFL7 den natürlichen Prozess fördert, bei dem fortwährend neue Nervenzellen entstehen. „Weitere Studien müssen jetzt zeigen, inwieweit wir dieses Protein therapeutisch nutzen können“, resümiert Frank Bicker. „Etwa bei der Behandlung von Demenz und Morbus Parkinson oder sogar bei akuten Verletzungen, wie dem Schlaganfall. Der Schutz des alternden Gehirns zur Prävention von Erkrankungen wird ebenfalls im Fokus weiterer Studien stehen.“

Originalpublikation:

Neurovascular EGFL7 regulates adult neurogenesis in the subventricular zone and thereby affects olfactory perception

Frank Bicker, Verica Vasic, Guilherme Horta, Felipe Ortega, Hendrik Nolte, Atria Kavyanifar, Stefanie Keller, Nevenka Dudvarski Stankovic, Patrick N. Harter, Rui Benedito, Beat Lutz, Tobias Bäuerle, Jens Hartwig, Jan Baumgart, Marcus Krüger, Konstantin Radyushkin, Lavinia Alberi, Benedikt Berninger & Mirko H.H. Schmidt

Nature Communications, 8:15922, DOI: 10.1038/ncomms15922

Einzelheiten zur Arbeit von Dr. Swenja Kröller-Schön (Jahrgang 1979):

Swenja Kröller-Schön untersuchte in der ausgezeichneten Arbeit den Einfluss von Fluglärm auf die Gesundheit, insbesondere mit Blick auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Sie hat vor allem die molekularen Prozesse untersucht, über die Fluglärm Schäden an den Blutgefäßen verursachen kann. Sie konnte zeigen, dass Fluglärm über den gleichen Mechanismus zu Gefäßfunktionsstörungen führt wie traditionelle Risikofaktoren – ein echter Durchbruch bei der Lärmforschung.

„Aus früheren Studien an gesunden Probanden und Patienten mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen wussten wir, dass Fluglärm insbesondere die Gefäße schädigt“, erläutert Swenja Kröller-Schön. „Die molekularen Mechanismen dieser Gefäßschädigung waren bis dato jedoch unbekannt. Es gab bisher so gut wie keine Studien, die uns erklären konnten, warum und wie Lärm krank macht.“

In einem neu entwickelten Tiermodell konnte die Biologin nun feststellen, dass Fluglärm zu deutlich mehr Stresshormonen und mehr oxidativem Stress führt. Dies stört die Funktion der Gefäße und erhöht den Blutdruck. Sie konnte auch zeigen, dass in den Zellen der Gefäßwände andere Gene aktiv waren. Darüber hinaus entschlüsselte die Biologin gemeinsam mit ihren Forscherkollegen Enzyme, die für den nachhaltigen Gefäßschaden verantwortlich sind. „Basierend auf diesen Daten konnten wir erstmals ein Modell für eine Lärm-induzierte Krankheitsentstehung postulieren“, so Swenja Kröller-Schön. „Die Ergebnisse dieser Studie ermöglichen es somit erstmalig, spezifische Strategien zu entwickeln, die die durch Lärm ausgelösten negativen Konsequenzen für Gefäße abschwächen und so Menschen vor den Folgen des Fluglärms schützen.“

(Mainz, 26. Oktober 2016, ok, ka) Nicht nur Sportler und Autoren erhalten Medaillen und Preise, auch Mediziner und Wissenschaftler werden für ihre herausragenden Leistungen ausgezeichnet.  So geschehen  gestern Abend: Im Rahmen einer feierlichen Preisverleihung würdigte die  Boehringer-Ingelheim-Stiftung den Unfallchirurgen und Orthopäden Dr. Andreas Baranowski und den Immunologen Dr. Georg Gasteiger für ihre Forschungen zur Verbesserung von Prothesenverankerungen sowie für ein besseres Verständnis angeborener lokaler Immunabwehrzellen mit dem Boehringer-Ingelheim-Preis 2016. Der mit insgesamt 30.000 Euro dotierte Preis ist der prestigeträchtigste der Universitätsmedzin Mainz und geht zu gleichen Teilen an die beiden erfolgreichen Nachwuchswissenschaftler der Universitätsmedizin Mainz.

Andreas Baranowski fand heraus, dass bei Prothesen aus Titan, die mit dem knocheneigenen Eiweiß „Bone Sialoprotein“ beschichtet sind, knochenspezifische Gene aktiviert werden. Daraus können eine bessere Verankerung der Prothesen im Knochen und damit ein langfristig stabilerer Sitz resultieren (siehe Einzelheiten zur Arbeit unten!).

Georg Gasteiger konnte nachweisen, dass bestimmte Zellen des angeborenen Immunsystems, die sogenannten ILCs, an ihre jeweiligen Gewebe angepasste, lokale Abwehrzellen sind. Diese Erkenntnis ist ein bedeutender Schritt, um die Funktionsweise der Immunabwehr zu verstehen (siehe Einzelheiten zur Arbeit unten!).

„Beide Preisträger sind in Forschungsfeldern erfolgreich, die zu Forschungsschwerpunkten der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) – Immuntherapie und Biomatics – gehören. Das lässt sich auch als Beleg dafür werten, dass Nachwuchswissenschaftler an der Universitätsmedizin Mainz hervorragende Forschungsbedingungen vorfinden, die sie zu Spitzenleistungen in ihrem jeweiligen Forschungsgebiet befähigen“, betont Univ.-Prof. Dr. Ulrich Förstermann, Wissenschaftlicher Vorstand und Dekan der Universitätsmedizin Mainz.

Otto Boehringer, Ehrenvorsitzender des Vorstandes der Boehringer-Ingelheim-Stiftung, ergänzt: „Es ist mir immer wieder eine Freude, hervorragenden Nachwuchswissenschaftlern im Namen der Boehringer-Ingelheim-Stiftung zu diesem Preis gratulieren zu dürfen. Es macht das, wofür wir uns als Stifter einsetzen, die Förderung exzellenter Forschung in den Lebenswissenschaften, auf eine sehr persönliche Weise sichtbar.“

In seiner Laudatio würdigte Univ.-Prof. Dr. Manfred Beutel, stv. Wissenschaftlicher Vorstand und Prodekan Forschung der Universitätsmedizin Mainz den besonderen Wert der neuen Erkenntnisse für die medizinischen Weiterentwicklungen in der Prothetik und der Immunologie.

Gemeinsam mit dem Medizinischen Direktor Deutschland bei Boehringer Ingelheim, Dr. Thor Voigt, und Univ.-Prof. Dr. Ulrich Förstermann überreichte Otto Boehringer den Boehringer-Ingelheim-Preis 2016 an die beiden Nachwuchswissenschaftler. Anschließend präsentierten die beiden Preisträger ihre Forschungsarbeiten (siehe unten). Sie bedankten sich für die erhaltenen Auszeichnungen, die sie jeweils „für ihr gesamtes Team entgegennahmen“.

Der Direktor des Instituts für Pathologie, Univ.-Prof. Dr. Wilfried Roth, sprach in seinem Festvortrag unter dem Titel „Moderne Pathologie: Von der Obduktion zur molekularen Diagnostik“ über die Herausforderungen der modernen Pathologie. Hierbei gab Roth einen interessanten historischen Abriss über die Entwicklung der Pathologie vom anatomisch-makroskopischen, über das mikroskopische bis hin zum molekularem, dem heutigen Zeitalter der Pathologie. So sei mit der Entwicklung der Molekularpathologie die Schlüsselstellung der Pathologie in der Medizin, etwa bei der molekularen Tumorbestimmung oder Entwicklung sogenannter Biomarker (personalisierter Medizin) ständig gewachsen.

Mit dem Boehringer-Ingelheim-Preis zeichnet die Boehringer-Ingelheim-Stiftung Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler der Universitätsmedizin Mainz für herausragende wissenschaftliche Leistungen auf dem Gebiet der theoretischen und klinischen Medizin aus. Der Preis ist mit insgesamt 30.000 Euro dotiert und wird seit 1969 jährlich vergeben.

Einzelheiten zur Arbeit von Dr. Andreas Baranowski (Jahrgang 1979)

Der Forschungsfokus von Dr. Andreas Baranowski vom Zentrum für Orthopädie und Unfallchirurgie liegt auf der sogenannten bioaktiven Implantatbeschichtung.

Andreas Baranowski fand mit seiner Arbeit im Molekularen Forschungszentrum operativer Fächer heraus, dass, wenn das Prothesenmaterial Titan mit dem knocheneigenen Eiweiß „Bone Sialoprotein“ (BSP) beschichtet ist, bestimmte Gene in anhaftenden Knochenzellen aktiviert werden. Dies könnte die Verbindung zwischen Titan und Knochen stärken. So könnten künftig Titan-Prothesen entwickelt werden, die fester im Knochen verankert sind und damit länger stabil sitzen. Darüber hinaus beobachtete er bei seinen Versuchen eine tendenziell erhöhte Knochenzellwanderung hin zum Titan, und die Knochenzellen produzierten vermehrt knochenstärkende Kalksalze. „Unsere Erkenntnisse legen den Schluss nahe, dass sich eine mit dem knocheneigenen Eiweiß BSP vorbeschichtete Prothese im Knochen besser verankert und langfristig stabiler sitzt“, unterstreicht Dr. Andreas Baranowski. „Wenn sich das bewahrheitet, ließe sich möglicherweise künftig der aufwändige Austausch gelockerter Prothesen deutlich reduzieren“, ergänzt der Nachwuchswissenschaftler. Gegenwärtig müssen hierzulande jährlich bei etwa 35.000 Patienten gelockerte Prothesen gewechselt werden. Ein solcher Eingriff ist nicht ohne Risiko.

Je nach Patient werden heutzutage Prothesen verwendet, die entweder mittels Knochenzement im Knochen verankert werden oder bei denen die Verankerung durch Einwachsen des Knochens in die Oberfläche der Prothese erfolgt. Für Letztere, sogenannte zementfreie Prothesen, ist Titan als Material besonders gut geeignet: Es ist gut verträglich, ausreichend elastisch, stabil und lange haltbar. Für seine aktuelle Forschungsarbeit beschichtete Andreas Baranowski zunächst Titanscheiben mit BSP. Auf dem so beschichteten Prothesenmaterial siedelte er sodann menschliche Knochenzellen an. Unter dem Mikroskop konnte er deutlich erkennen, dass sich die Zellen vermehrten und auch mehr Kalksalz bildeten. Darüber hinaus konnte Baranowski mit molekularbiologischen Methoden zeigen, dass bestimmte knochenspezifische Gene aktiviert werden. Auch die Wanderung der Knochenzellen hin zum Titan konnte er nachverfolgen.

All diese Beobachtungen deuten darauf hin, dass sich mittels BSP-Beschichtung eine bessere Verbindung zwischen Titan und Knochen erzielen lässt. Und so bewertet Baranowski die bisherigen Ergebnisse auf Zellebene als aussichtsvoll: „Bereits jetzt führen wir an der Universitätsmedizin Mainz Folgeversuche an mit BSP-beschichteten, mittels 3D-Druck hergestellten Knochenersatzmaterialien durch.“

Originalpublikation:

Andreas Baranowski et al. “Surface Functionalization of Orthopedic Titanium Implants with Bone Sialoprotein” in PLOSONE. DOI: 10.1371/journal.pone.0153978 April 25, 2016

Einzelheiten zur Arbeit von Dr. Georg Gasteiger (Jahrgang 1976):

Dr. Georg Gasteiger, ehemals Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene der Universitätsmedizin Mainz, erforscht eine erst vor Kurzem entdeckte Gruppe von Immunzellen, die sogenannten „Innate Lymphoid Cells“ (ILCs). Sie gelten als wichtige Akteure des angeborenen Immunsystems. ILCs nehmen zentrale Aufgaben bei der Abwehr von Infektionserregern im menschlichen Körper wahr – so schützen sie uns vor dem Eindringen von Krankheitserregern. Allerdings können ILCs auch Entzündungen verursachen und spielen bei Allergien und möglicherweise auch der Entstehung von Tumoren eine Rolle.

Gemeinsam mit Wissenschaftlern des Memorial Sloan-Kettering Cancer Centers in New York, USA, fand Georg Gasteiger Folgendes heraus: Im Gegensatz zu vielen anderen Zellen des Immunsystems patrouillieren ILCs nicht ständig auf der Suche nach Eindringlingen mit dem Blut durch den Körper. Stattdessen bilden sie vielmehr eine spezialisierte, lokale Einsatztruppe, welche sich strategisch zum Beispiel an den inneren und äußeren Grenzflächen des Körpers (z. B. Lunge, Darm und Haut) ansiedelt. Sie vermehren und erneuern sich vor Ort direkt in ihrem jeweiligen Gewebe. Erst bei chronischen Prozessen erfolgt Nachschub aus den im Knochenmark ansässigen Vorläuferzellen. Dies ist nach Ansicht der Wissenschaftler ein bedeutender Schritt, um die Funktionsweise der Immunabwehr an den inneren und äußeren Grenzflächen des Körpers (z. B. Lunge, Darm und Haut) zu verstehen. Zuvor war unklar, wo sich ILCs im Körper vermehren und erneuern und wann und wie sie in die peripheren Gewebe gelangen.

„Wir konnten nachweisen, dass ILCs als ‚sesshafte‘ Zellen fest zum jeweiligen Organ gehören und sich auch vor Ort vermehren. Wir vermuten deshalb, dass ILCs sehr spezifisch an die verschiedenen Gewebe und ihre Funktion dort angepasst sind“, erklärt Dr. Georg Gasteiger. „Überraschend war für uns insbesondere, dass ILCs sogar in Lymphknoten und der Milz, also in Organen, die kontinuierlich von Immunzellen durchwandert werden, sesshaft sind“, so der Immunologe.

Im Detail konnten Dr. Gasteiger und seine Forscherkollegen zeigen, dass bei einer akuten Infektion sich zusätzlich neue ILCs zunächst lokal bilden und vermehren. Die Ergebnisse deuten außerdem darauf hin, dass der Nachschub von ILCs aus den im Knochenmark ansässigen Vorläuferzellen erst erfolgt, wenn das Immunsystem länger gefordert wird. Dies ist zum Beispiel bei chronischen Entzündungen der Fall oder während einer längeren Heilungsphase einer Infektion.

„Es gibt also sowohl lokal sesshafte als auch über das Blut einwandernde ILCs in unseren Organen. Wir untersuchen, wie sich die ‚sesshaften‘ Zellen lokal regenerieren und wie sie von ihrer jeweiligen Umgebung geprägt werden. Des Weiteren wollen wir verstehen, welche Rolle der über das Blut rekrutierte Nachschub von ILCs bei Krankheitsprozessen genau spielt“, formuliert Gasteiger die nächsten Forschungsziele.

Über ILCs:

Erst vor wenigen Jahren identifizierten Wissenschaftler diese weitere Gruppe von Zellen des angeborenen Immunsystems. Die so genannten Innate Lymphoid Cells (ILCs) bilden eine vielfältige Familie und zählen zu den wichtigsten Waffen des körpereigenen Immunsystems. Über die Bekämpfung von Krankheitserregern hinaus haben ILCs wichtige Funktionen bei der Organhomöostase, also der Aufrechterhaltung des balancierten Funktionszustandes lebenswichtiger Organe. Vorstufen der ILCs, sogenannte „precursors“, befinden sich im Knochenmark.

Originalpublikation: Gasteiger et al., „Tissue residency of innate lymphoid cells in lymphoid and non-lymphoid organs“ in Science. 2015 Oct 15. pii: aac9593. http://www.sciencemag.org/content/early/2015/10/14/science.aac9593