Promotionspreis der DGU

Dr. rer. nat. Clemens Leo Gögele, Institut für Anatomie und Zellbiologie der Paracelsus Medizinische Privatuniversität (PMU), Klinikum Nürnberg

Charakterisierung der Chondrogenese (Knorpelentwicklung) in neu entwickelten biodegradierbaren und funktionalisierten Scaffolds

Die Anzahl der Patientinnen und Patienten mit Gelenkerkrankungen und Knorpelschäden ist weltweit steigend. Dies liegt unter anderem in einer äußerst geringen Eigenregenerationskapazität des Gelenkknorpels begründet. Um den Beginn von Osteoarthrose entgegenzuwirken, könnten zukünftig mittels Gewebezüchtung (Tissue Engineering) hergestellte Zellträger (Scaffolds) als Knorpelkonstrukt in Knorpeldefekten eingesetzt werden. Im Rahmen der prämierten Dissertation wurde in interdisziplinärer Zusammenarbeit mit Glasspezialisten der Simon Ohm Hochschule Nürnberg ein völlig neuartiges bioaktives und hochporöses Glasscaffold für die Defektbehandlung von kleinen Knorpelverletzungen entwickelt. Ziel der In-vitro-Langzeitstudie war es, eine für das Knorpel Tissue Engineering geeignete Bioglaskomposition zu identifizieren, die die Adhärenz, Vitalität, metabolische Aktivität und knorpelspezifische Matrixproduktion sowohl von primären Knorpelzellen als auch mesenchymalen Stammzellen erlaubt.

Vorliegende Forschungsarbeit konnte das Potenzial von bioaktiven Glasscaffolds, die spezifisch für die Anwendung im Knorpel entwickelt werden, als innovativen Therapieansatz für die zukünftige Behandlung von Gelenkknorpeldefekten veranschaulichen. Weitere darauf aufbauende Verfahrensweisen (z.B. Bioprinting) könnten bald zu einem rascheren, effektiveren und individualisiertem Knorpelersatz in der Praxis führen.

Dr. Paul C. Köhli, Orthopädie und Unfallchirurgie, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie (CMSC), Charité – Universitätsmedizin Berlin

„Die Rolle des Neuropeptids Calcitonin Gene-Related Peptide alpha in der molekularen Interaktion zwischen Gehirn, Fett- und Knochenstoffwechsel“

Das Neuropetid α-CGRP ist ein Mediator der Migräne sowie des Energie- und Knochenstoffwechsels. In dieser Arbeit wurde die Rolle von α-CGRP in der Frakturheilung und der Einfluss der langfristigen pharmakologischen CRRP-Inhibition auf den Knochen- und Energiestoffwechsel präklinisch untersucht.

Im murinen Knock-Out-Modell zeigte sich α-CGRP essentiell für die Frakturheilung. In der randomisierte, placebokontrollierten murinen Studie konnte eine Osteopenie nach achtwöchiger pharmakologischer CGRP-Rezeptorinhibition jedoch kein Einfluss auf den Energiestoffwechsel nachgewiesen werden

α-CGRP-Rezeptor- und α-CGRP-Antagonisten sind zur Migräneprophylaxe klinisch zugelassen, Untersuchung zur Knochengesundheit hierunter fehlten bisher. Basierend auf den präklinischen Daten dieser Arbeit wird eine Studie hierzu geplant und α-CGRP als Stimulanz der Knochenheilung präklinisch erprobt.

Der Promotionspreis der DGU wurde 2021 zweimal vergeben.

• Dr. Ina Lackner, Uniklinikum Erlangen

„Mediators of trauma-induced secondary cardiac injury“

Im Rahmen der vorliegenden kumulativen Dissertation wird die Rolle von Trauma-relevanten, pro-inflammatorischen Mediatoren wie DAMPs, Zytokine und Anaphylatoxine bei der Entstehung von direkten und indirekten Herzschäden nach Trauma beschrieben. Verschiedene pro-inflammatorische Mediatoren, welche nach Trauma systemisch freigesetzt werden, wirken kardio-depressiv und sind möglicherweise an der Entstehung direkter und indirekter Herzschäden nach Trauma beteiligt. Durch die Arbeit wurde die klinische Relevanz, sowie die Rolle von pro-inflammatorischen Mediatoren bei der Entstehung von direkten und indirekten Herzschäden nach Trauma gezeigt.

• Dr. Jonas Wrba, Universitätsklinikum Augsburg

„Auswirkungen des experimentellen Polytraumas auf die Blut-Darm-Schranke“

Der Einfluss von Polytrauma und Schock auf die Durchlässigkeit der Blut-Darm-Schranke wurde in einem standardisierten murinen Modell sowie in einem Zellkulturmodell untersucht. Es wurde sowohl die globale Permeabilität als auch der Einfluss einzelner Zellkontaktproteine und Zytokine evaluiert. Polytrauma und hämorrhagischer Schock erhöhen die Permeabilität der Blut-Darm-Schranke und führen somit zu einem Verlust von Plasmaproteinen und Flüssigkeit in das Darmlumen. Des Weiteren sezernieren Enterozyten proinflammatrische Zytokine und tragen daher zur Immunantwort nach Trauma bei. Die Arbeit zeigt erstmals in einem standardisierten Polytraumamodell die Auswirkungen auf die Blut-Darm-Schranke und die Rolle des Darms für die Immunantwort. Sollten sich die Ergebnisse in künftigen Studien auch am Menschen zeigen, könnte u.a. das Zellkontaktprotein ZO-1 als Biomarker dienen.

Dr. Arne Kienzle, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Charité‐Universitätsmedizin Berlin

„Einfluss von Silber‐Nanopartikeln auf die Differenzierung von humanen mesenchymalen Stammzellen zu Adipozyten, Chondrozyten und Osteoblasten“

Silber-Nanopartikel können wegen ihrer antimikrobiellen Eigenschaften die Sicherheit von 3-D-gedruckten Knochenersatz-Materialien wesentlich verbessern. Damit diese zukünftig, beispielsweise bei Tranplantaten, zum Einsatz kommen können, hat Dr. Arne Kienzle in seiner Studie die Wirkungen der Partikel auf den Knochenstoffwechsel untersucht. Dabei hat er nachgewiesen, dass Silber-Nanopartikel keinen Einfluss auf die adipogene und osteogene Differenzierung haben und sich ein schwach positiver Einfluss auf die chondrogene Differenzierung zeigt. Dieses Ergebnis kann als positive Referenz für eine sichere Anwendung von Silber-Nanopartikeln in Knochenersatzmitteln, insbesondere für Transplantate mit inkorporierten Stammzellen, dienen.

Dr. Sarah Kelch, Klinik für Geburtsmedizin an der Charité – Universitätsmedizin Berlin

„Gender-independent miRNA expression profiles in bone homeostasis as potential cellular biomarkers and targets for osteoporosis diagnosis and treatment“

Auf der Suche nach innovativen Möglichkeiten zur Diagnosestellung der Osteoporose mittels replizierbaren Blutuntersuchungen, lassen sich miRNAs identifizieren, die durch ihre Rolle in dem komplexen Netzwerk der Genregulation einen negativen Einfluss auf die Knochenzellen nehmen. In ihrer Studie konnte Kelch zeigen, dass durch Blockade dieser „schlechten“ miRNAs, die Zellen wieder zu „normalen“, nicht-osteoporotischen Zellen regeneriert werden können. Es gelang der 29-jährigen Wissenschaftlerin, eine neue Säule diagnostischer und klassifizierender Möglichkeiten aufzuzeigen. Künftig könnten diese Nukleinsäurebotschafter als therapeutisch einsetzbare Moleküle eine bedeutende Rolle für die personalisierte Medizin der Osteoporose spielen.

Dr. Claudia Schlundt, Julius Wolff Institut für Biomechanik und Muskuloskeletale Regeneration an der Charité – Universitätsmedizin Berlin

„Impact of the adaptive immune system in bone fracture healing“

In ihrer Studie hat die Biologin am Tiermodell untersucht, welchen Einfluss bestimmte T-Zellen, die eine überschießende Reaktion des Immunsystems unterdrücken, auf den Heilungsprozess von Knochen haben. Sie konnte zeigen, dass die sogenannten CD4+ Treg-Zellen das Potenzial haben, die Knochenheilung abhängig vom allgemeinen Immunstatus zu verbessern. Die Ergebnisse machen deutlich, wie wichtig es für den Erfolg von immuntherapeutischen Behandlungsansätzen ist, im Vorfeld den individuellen Immunstatus von Patienten zu analysieren, um eine gegenteilige Wirkung zu verhindern.

Dr. Taimoor Qazi, Julius Wolff Institut für Biomechanik und Muskuloskeletale Regeneration an der Charité – Universitätsmedizin Berlin

„Synthetic biomaterial microenvironments to modulate paracrine effects of mesenchymal stromal cells for skeletal muscle regeneration“

In seiner Studie zeigt der Wissenschaftler am Tiermodell, dass geometrisch optimierte dreidimensionale und mikroporöse Biomaterialien in Verbindung mit spezifischen Wachstumsfaktoren das regenerative Potenzial von Stammzellen fördern und so die Heilung von stark verletztem Muskelgewebe verbessern. Die Ergebnisse der Arbeit können zukünftig dazu beitragen, die Lebensqualität von Patienten zu verbessern, deren Muskeln bei einem chirurgischen Eingriff verletzt wurden und die von einer post-operativen Muskelschwäche betroffen sind.

Dr. Markus Prause, Technische Universität München

„In vitro effects of pantoprazole on human osteoblasts and osteoclasts“

In seiner Arbeit untersucht Prause den Zusammenhang von Osteoporose und Medikamenten zur Vorbeugung magenschädigender Eigenschaften von Aspirin, Ibuprofen und verwandter Medikamente in der Akutschmerztherapie. Er konnte auf zellulärer Ebene nachweisen, dass das Medikament Pantoprazol entgegen bisheriger Hypothesen als Nebenwirkung nicht Osteoporose verursacht, sondern im Gegenteil eine erhöhte Knochendichte zur Folge hat. Das Fazit: Der scheinbare Zusammenhang zwischen der Einnahme von sogenannten Protonenpumpenhemmern sowie einer verminderten Knochenqualität muss weiter erforscht werden.

2015

Dr. Martin Zens, Freiburg

„Biomechanische Charakterisierung des anterolateralen Ligaments“

2014

Dr. Martin Schulze, Münster

„Entwicklung und Evaluierung eines Roboter gestützten Prüfaufbaus zur Untersuchung der Biomechanik mono- und multisegmentaler lumbaler Wirbelsäulen”

2013

Dr. Michael Roßkopf, Obertraubling

„Epidemiologie und Outcome okzipitaler Kondylenfrakturen. Eine prospektive Studie zum Stellenwert bestehender Klassifikationen mit Implementierung einer neuen Klassifikation”