AG Hoffmann - Regenerative Strategien

Die Gruppe „Regenerative Strategien“ der Klinik für Orthopädie (Prof. Dr. H. Windhagen) unter der Leitung von Frau PD Dr. Andrea Hoffmann untersucht im Rahmen der Grundla-genforschung wichtige Faktoren in der Funktionsweise humaner mesenchymaler Stammzellen (MSCs). Mittels biochemischer, molekular- und zellbiologischer Methoden soll das Ver ständnis grundlegender Prinzipien von Stammzellfunktionen unter normalen und entzündli chen Bedingungen erweitert werden. Die untersuchten Faktoren tragen entweder dazu bei, den Stammzellcharakter und die sog. Potenz der Stammzellen aufrechtzuerhalten, oder sie steuern die Differenzierung der Stammzellen in bestimmte Zelltypen. Diese Differenzierung kann durch Entzündungen verändert sein. „Faktoren“ im engeren Sinn sind dabei Gene bzw. Proteine, z.B. Wachstums- und Transkriptionsfaktoren wie Bone Morphogenetic Protein 2 (BMP2) oder konstitutiv aktives Smad8, sogenannte Oberflächenantigene von Zellen oder Signalmediatoren wie Transforming Growth Factor-Beta Activated Kinase 1 (TAK1), die bio logische Prozesse steuern. „Faktoren“ im weiteren Sinn können auch native oder gene tisch veränderte Stamm- oder andere Zellen sein.

Unser Ziel ist es, langfristig optimierte Verfahren zur Isolierung und Kultivierung von MSCs durch veränderte Materialien, Beschichtungen, Oberflächenstrukturen oder Medienzusätze zu entwickeln, um ihren klinischen Einsatz voranzubringen. Konkret werden folgende Fragestellungen bearbeitet:

• die Charakterisierung von biologischen und biochemischen Funktio nen von Faktoren,

• die Aufklärung und gezielte Veränderung von Signalkaskaden der Ge webebildung und regeneration (Differenzierung),

• die Untersuchung von inflammations- und zytokinabhängigen Signaltransduktionsereignissen: Wechselwirkung von TAK1 mit Signalkaskaden der Gewebebildung und -regeneration,

• Möglichkeiten für eine (stammzell-vermittelte) Therapie von Skeletterkrankungen wie rheumatoider Arthritis und Osteoarthritis sowie zur Optimierung von biomedizinischen Implantaten.

Obwohl wir prinzipiell grundlagenorientiert forschen, ist es unser Ziel, als Ergebnis dieser Forschungsaktivitäten translationelle Ansätze („Regenerative Strategien“) zu erarbeiten, wel che auf MSCs basieren, um z.B. medizinische Implantate zu optimieren. Alternativ ist denk bar, durch die Identifizierung neuer Faktoren eine Zelltherapie umgehen und ersetzen zu können. Ein beispielgebender Ansatz hierzu soll im Rahmen einer beantragten DFG-Forschergruppe dazu führen, in vivo Sehnen-Knochen-Übergänge auf Basis eines neuartigen Implantats wiederherzustellen. Der Fokus liegt somit auf Geweben des Bewegungsapparates und in enger Kooperation mit der HNO-Klinik im VIANNA auch auf dem Innenohr. MSCs werden hier z.B. mit neurotrophen Wachstums- oder Transkriptionsfaktoren modifiziert, um sie als „Drug Delivery“ System für Cochlea-Implantate zu nutzen.

Projekte

• Charakterisierung von MSCs: Biologische Funktionen ausgewählter Oberflächenantigene

• Charakterisierung von MSCs: Biologische Funktionen von Wachstums- und Transkrip-tionsfaktoren

• Charakterisierung von MSCs: Differenzierung in Knochen-, Knorpel-, Sehnenzellen

• Einsatz von MSCs für Cochlea-Implantate: Entwicklung einer Biohybrid Elektrode und geeigneter Biomaterialien (DFG: SFB 599 und HO 2058/10-1)

• Einsatz eines Transkriptions- und eines Wachstumsfaktors zur Wiederherstellung von Sehnen-Knochenübergängen: Entwicklung eines biomimetischen Implantats

• Die Rolle des Enzyms (Kinase) TAK1 bei der rheumatoiden Arthritis

Kooperationspartner

• Medizinische Hochschule Hannover

  • Hals-, Nasen-, Ohrenheilkunde (Prof. T. Lenarz, PD Dr. A. Warnecke)
  • Neurologie (Prof. M. Stangel, Prof. S. Petri)
  • Zahnärztliche Prothetik und Biomedizinische Werkstoffkunde (Prof. M. Stiesch, Dr. A. Winkel)
  • Zelltherapeutike (Prof. U. Köhl)
  • Physiologische Chemie (Prof. T. Tamura)
  • Transfusionsmedizin (Prof. R. Blasczyk, PD Dr.T. Müller)

• Leibniz Universität Hannover

  • Anorganische Chemie (Prof. P. Behrens)
  • Mehrphasenprozesse (Prof. B. Glasmacher)
  • LaserZentrum Hannover (Prof. B. Chichkov)
  • Zellphysiologie und Zelluläre Mechanik (Prof. A. Ngezahayo)
  • Technische Chemie (Prof. T. Scheper)

• Tierärztliche Hochschule Hannover

  • Institut für Pathologie (Prof. W. Baumgärtner)

• Technische Universität Braunschweig

  • Technische Chemie (Prof. H. Menzel)
  • Pharmazeutische Chemie (Prof. H. Bunjes)

• Charité, Berlin

  • Rheumatologie (PD T. Häupl, Dr. J. Ringe)

• International

  • Universität für Bodenkultur Wien (Prof. Dr. C. Kasper)
  • Inserm U844 Montpellier (Prof. C. Jorgensen, Dr. F. Apparailly, Dr. Danièle Noel)
  • London Kennedy Institute of Rheumatology (Prof. Y. Chernajovsky, Prof. A. Nissim)

Publikationen

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