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Experimentelle Forschung

Heidelberg Trauma Research Group (HTRG)

Die Behandlung großer Knochendefekte und die Therapie von Knochenheilungsstörungen stellt die moderne Orthopädie und Unfallchirurgie vor Herausforderungen und verlangt die Entwicklung und den Einsatz neuer, innovativer Therapiekonzepte. In den letzten Jahren konnte gezeigt werden, dass eine optimale Behandlung durch die Transplantation einer Kombination aus autologem Zellmaterial, Knochenersatzmaterialien und Differenzierungsfaktoren wie beispielsweise Bone Morphogenetic Protein-7 (BMP-7) oder Insulin-like Growth Factor (IGF-1) gewährleistet werden kann. Dieses Konzept ist als Tissue Engineering des Knochens beschrieben worden und wird klinisch im Rahmen des „Diamond Concepts“ angewandt.

Eingebettet in den klinischen Alltag und nah am Patienten erforschen wir in unserer Arbeitsgruppe die verschiedenen Bestandteile des „Diamond Concepts“ mit dem Ziel einer Optimierung des Zusammenwirkens der einzelnen Bausteine.

So konnten Studien unserer Arbeitsgruppe darlegen, welche Gewebsquellen zur Gewinnung autologen Transplantationsmaterials herangezogen werden können und welche Zelltypen das beste Regenerationspotential zeigt. Hierzu isolieren wir beispielsweise aus Knochenmarkaspirat des Beckenkamms oder aus Knochenmark des Femurs mesenchymale Stammzellen (MSC) und stimulieren diese in-vitro wie in-vivo zur Knochenbildung.

Ferner konnten wir demonstrieren, dass die Anwendung des Differenzierungsfaktors BMP-7 das osteogene Differenzierungspotenzial von MSC deutlich verbessert. Zur Evaluation nutzen wir ein etabliertes Tiermodell, welches es erlaubt, humane Zellen in ihrem in-vivo Verhalten zu untersuchen. In unserer Arbeitsgruppe wurde hierzu ein mikro-Computertomographie-gestützter Algorithmus entwickelt, der es erlaubt, ohne Nutzerinteraktion Knochenbildung auf Mikrometer exakt darzustellen: der Heidelberg-mCT-Analyzer.

Aktuell beschäftigt sich unsere Arbeitsgruppe mit der Untersuchung weitere Differenzierungsfaktoren, wie IGF-1, innerhalb der etablierten Modelle. Ein zweites Team untersucht neue, innovative Knochenersatzmaterialien, wie bioaktive Gläser, im Vergleich zu den bisherig angewendeten Standardmaterialien auf deren osteostimulative und –konduktive Eigenschaften.

In unserem experimentellen Bereich decken wir die gesamte Bandbreite des modernen Tissue Engineerings ab. Im Rahmen standardisierter Versuchsmodelle sind wir in der Lage, neue Therapieoptionen zur Defektbehandlung des Knochens zu evaluieren oder bestehende Therapiekonzepte zu verbessern.

Aktuelle Schwerpunkte unserer experimentellen Forschung sind:

  • Analyse von Stammzelleigenschaften hinsichtlich Oberflächencharakteristik sowie Analyse von Zell-Zell-Interaktion.
  • Vergleichende Untersuchung neuer, innovativer Knochenersatzstoffe in-vivo und in-vitro
  • Optimierung der Knochenheilung bei Knocheninfektionen
  • Einsatz und Weiterentwicklung mikro-Computertomographischer Methoden zur quantitativen Analyse neugebildeten Knochengewebes
  • Stimulation der osteogenen Differenzierung von Stammzellen durch gezielten Einsatz von Differenzierungsfaktoren

Wir arbeiten mit zahlreichen nationalen wie internationalen Kooperationspartnern eng zusammen. Dies ermöglicht einen regen interdisziplinären, wissenschaftlichen Austausch und gewährleistet die besondere Qualität unserer experimentellen Forschung.

Für interessierte und engagierte Studenten der Medizin und Zahnmedizin bieten wir regelmäßig grundlagenexperimentelle Promotionsprojekte an. Unsere Doktoranden werden in unser hauseigenes Promotionsprogramm eingebunden, welches unter anderem Fortbildungen, Journal Clubs, der Besuch internationaler Konferenzen sowie eine enge, persönliche Betreuung umfasst.

Aktuelle Ausschreibungen und Projekte stehen Ihnen auf dem MEDISS Informationsportal der Universität Heidelberg zur Verfügung. Sollten Sie Interesse an einer Doktorarbeit in der Arbeitsgruppe für experimentelle Unfallchirurgie haben, richten Sie Ihre Bewerbung (Motivationsschreiben, Lebenslauf, bisherige wissenschaftliche Publikationen) bitte an unsere Projektkoordination.

Sollten Sie Interesse an unserer Arbeitsgruppe gefunden haben oder Fragen zu unseren Projekten haben, können Sie uns jederzeit kontaktieren.