Forschung
Ziele
Ziel unserer Forschung ist es, die an der Entstehung von Herzrhythmusstörungen beteiligten Mechanismen besser zu verstehen, sowie neue therapeutische Ansätze zu entwickeln. Zu diesem Zweck verfolgen wir einen integrativen Ansatz aus klinischer Phänotypisierung, Molekularbiologie, molekularer Elektrophysiologie, sowie Charakterisierung geeigneter Tiermodelle.
Weiterer essentieller Bestandteil unserer Forschung ist eine enge Vernetzung mit wissenschaftlichen Kooperationspartnern aus dem Bereich der Computermodellierung (KIT, Karlsruhe), sowie der mathematischen Optimierung (IWR, Heidelberg). Durch eine Kombination von molekularer Elektrophysiologie und mathematischer Modellierung werden einzigartige Einblicke in die Mechanismen elektrophysiologischer Abläufe möglich. Zudem können innovative therapeutische Ansätze erprobt werden.
Elektrophysiologische Mechanismen von Vorhofflimmern
Vorhofflimmern ist die häufigste Herzrhythmusstörung und geht mit einer Zunahme der Mortalität und einem erhöhten Schlaganfallrisiko einher. Die zu Grunde liegenden elektrophysiologischen Mechanismen sind erst ansatzweise verstanden. Zunehmend werden genetische Defekte beschrieben, die zu erblichen Formen von Vorhofflimmern führen. Die Charakterisierung des funktionellen Zusammenhangs zwischen genetischem Defekt und der Entstehung von Vorhofflimmern verspricht neuartige Einblicke in grundlegende Pathomechanismen und stellt eine der wichtigsten Herausforderungen in der Vorhofflimmerforschung dar.
Im Rahmen eines DFG-geförderten Kooperationsprojektes mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) untersucht die Arbeitsgruppe mit Hilfe einer Kombination aus Molekularbiologie, Molekularer Elektrophysiologie und dreidimensionalen elektrophysiologischen Computermodellen die Mechanismen der Entstehung und Aufrechterhaltung von Vorhofflimmern. Ziel ist es, die ander Entstehung von Vorhofflimmern beteiligten Pathomechanismen zu verstehen, sowie antiarrhythmische Therapieverfahren zu optimieren.
Kooperationspartner
Dr.-Ing. -Gunnar Seemann (Institut für Biomedizinische Technik, KIT Karlsruhe)
Prof. Olaf Dössel (Institut für Biomedizinische Technik, KIT Karlsruhe)
Prof. Dobromir Dobrev (Med. Fakultät Mannheim, Uniklinik Heidelberg)
Funktionelle Charakterisierung von Ionenkanalmutationen
Im Rahmen eines weiteren DFG-geförderten Projekts untersucht die Arbeitsgruppe mit Hilfe eines integrativen Ansatzes aus klinischer Phänotypisierung, molekularer Elektrophysiologie und Computersimulationen die Mechanismen der Entstehung von Arrhythmien bei Ionenkanalkardiomyopathien. Forschungsschwerpunkte sind dabei hereditäre Arrhythmiesyndrome, wie das Brugada-Syndrom, sowie die Long- & Short-QT Syndrome.
Ziel dieses integrativen Ansatzes ist es, den Link zwischen Genotyp und Phänotyp herzustellen, um das proarrhythmische Potential von Ionenkanalmutationen vorherzusagen. Zudem ermöglicht dieser Ansatz die Entwicklung und Testung neuer innovativer Therapieverfahren.
Kooperationspartner
Dr.-Ing. Gunnar Seemann (Institut für Biomedizinische Technik, KIT Karlsruhe)
Prof. Olaf Dössel (Institut für Biomedizinische Technik, KIT Karlsruhe)
PD Dr. med. Sebastian Ley (Radiologische Klinik, Heidelberg)
Dr. med. Christian Veltmann (Med. Fakultät Mannheim, Uniklinik Heidelberg)
PD Dr. med. Rainer Schimpf (Med. Fakultät Mannheim, Uniklinik Heidelberg)
Simulation der Erregungsausbreitung im kardialen Reizleitungssystem
In einem Kooperationsprojekt mit dem Interdisziplinären Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen entwickelt die Arbeitsgruppe mathematische Modelle zur Beschreibung der Erregungsleitung im kardialen Reizleitungssystem. Ziel ist ein besseres Verständnis der beteiligten Abläufe.
Kooperationspartner
Wissenschaftliche Methoden
Mit Hilfe molekularbiologischer Standardverfahren wird die Mutagenese und Expression von Ionenkanalmutationen durchgeführt. Expressionsanalysen erfolgen mit Hilfe von Western-Blots oder fluoreszenzoptischen Messungen. Die Stuktur-Funktions-Analysen der Ionenkanalkomplexe werden mit der Patch-Clamp-Technik in Zellkulturen durchgeführt. Über etablierte Kooperationen erfolgt eine weitere funktionelle Charakterisierung im Tiermodell (z.B. Zebrafisch), sowie im Computermodell (3D Simulationen).
Kooperationspartner
Dr. med. Benjamin Meder (Innere Medizin III, Universitätsklinikum Heidelberg)
Dr.-Ing Gunnar Seemann (Institut für Biomedizinische Technik, KIT Karlsruhe)
