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Stammzellforschung an der Universität Köln

In Köln haben sich bereits frühzeitig Arbeitsgruppen aus klinischen und medizinisch-theoretischen Instituten gebildet, die diverse Aspekte von Stammzellen bearbeiten. Gemeinsames Ziel ist die intensive Erforschung von Stammzelleigenschaften entsprechend  ihrer herausragenden Bedeutung für die regenerative Medizin und die zellbiologische Grundlagenforschung.

Arbeitsgruppen:

Institut für Neurophysiologie

 

Am Institut für Neurophysiologie (Prof. J. Hescheler) wird bereits seit über 25 Jahren mit embryonalen Stammzellen der Maus gearbeitet, seit 2003 auch mit humanen embryonalen Stammzellen. Gleichzeitig werden aber auch adulte Stammzellen und induziert pluripotente Stammzellen von gesunden und genetisch erkrankten Patienten intensiv beforscht. Dabei erschien es bei der Bildung einer gemeinsamen Stammzellinitiative der Kölner Arbeitsgruppen innerhalb des Fakultätsschwerpunktes „zelluläre Plastizität und Stammzellforschung“ essentiell, einen breiten Zugang für Forschergruppen zu wählen, sowie Gruppen zu integrieren, die über unterschiedliche Expertisen verfügen und weitere Gruppen zu gewinnen, die sich insbesondere mit der Regulation von Differenzierungsvorgängen in Stammzellen beschäftigen. 

Die Kernkompetenz der Stammzellforschung an der Universität zu Köln liegen in der Genetik, der Anwendung von verschiedenen knock-out Technologien, der Modifikation von Stammzellen (z.B. Expression des Reportergens grün fluoreszierenden Proteins), Bioreaktoren, Linienselektion, Signaltransduktion und extrazellulärer Matrix, Alternsforschung, Krankheitsmodellen, sowie der Bereitstellung von optimierten Transplantationsmodellen und Maus-Analytik. Die Arbeitsgruppen in Köln verwenden sowohl embryonale als auch adulte Stammzellen und bearbeiten beide Zellsysteme vergleichend. Dadurch sind ein möglichst effizientes Vorgehen und der internationale Wettbewerb auf diesem Gebiet gewährleistet. Untersucht wird schwerpunktmäßig die Differenzierung in kardiale, neuronale und hämangioblastische Zellen (Angiogenese, Tumorvaskularisation). Geplant sind auch Studien zur Differenzierung von Knorpel- und Knochen-zellen, sowie Keratinozyten und endokrinen Zellen. 

Besondere „Highlights“ im Kölner Arbeitskreis sind die Aufklärung und exakte Messung der physiologischen/funktionellen und morphologischen Eigenschaften der sich aus embryonalen Stammzellen entwickelnden Zellderivate, sowie deren Untersuchung mittels Transkriptomanalyse. Eine BMBF Arbeitsgruppe am Herzzentrum beschäftigt sich mit der Nutzung von iPS Zellen zur regenerativen Therapie des Herzens. Darüber hinaus fand in Köln die weltweit erste Studie statt, bei der embryonale Stammzellen mit magnetischen Partikeln markiert wurden und so nach der Trans¬plantation im lebenden Tier mittels Kernspintomographie sichtbar gemacht werden konnten. Im Jahr 2004 wurde die deutschlandweit erste Publikation über humane embryonale Stammzellen publiziert. 

Projekte FunGenES, CRYSTAL, ESNATS und DETECTIVE

 

Die großen europäischen integrierten Projekte FunGenES, CRYSTAL, ESNATS und DETECTIVE die von der Universität zu Köln (Prof. Hescheler) koordiniert werden, beschäftigen sich mit der funktionellen Genomik von embryonalen Stammzellen, der Cryopräservation, sowie deren Nutzung für toxikologische Studien. In den ESNATS und DETECTIVE Konsortien (http://www.esnats.eu/ und  http://www.detect-iv-e.eu/) wird dabei insbesondere die Nutzung von humanen pluripotenten Stammzellen für alternative Testsysteme zur besseren Vorhersagbarkeit der Nebenwirkungen oder schädlichen Wirkungen von Medikamenten und Inhaltsstoffen von Kosmetika erforscht. Zusammen mit anderen führenden Partnern aus den Bereichen Stammzellforschung und Toxikologie wurden dabei bereits sehr erfolgversprechende Tests entwickelt, die bald von der Industrie aufgenommen werden sollen und zu einer erheblichen Abnahme von Tierversuchen führen. Vorteil bei der Verwendung humaner stammzellbasierter Tests ist die direkte Übertragbarkeit auf den Menschen, was ja bei Tierversuchen nicht immer gegeben ist, wie aus der Contergan Skandal der 50er Jahre bekannt ist. Untersuchungen am Institut von Professor Hescheler konnten erstmalig an menschlichen Stammzellen den Contergan Effekt demonstrieren, was belegt, dass alternative Testsysteme in ihrer Aussagekraft sogar noch besser als Tierversuche sind.

Seit April 2014 ist eine Nachwuchsforschergruppe am Institut von Prof. J. Hescheler angesiedelt, die unter der Leitung von Dr. L. Kurian sich mit den molekularen Grundlagen der Entwicklung und Regeneration von Herzzellen beschäftigt.

Ihr Ansprechpartner an der Universität Köln ist Prof. Dr. J. Hescheler.

Sie erreichen ihn unter Tel. 0221-4786960; E-Mail: j.hescheler[at]uni-koeln.de

Max-Planck-Institut für Stoffwechselforschung mit Klaus-Joachim-Zülch-Laboratorien der Max-Planck-Gesellschaft und der Medizinischen Fakultät der Universität zu Köln

Das Max-Planck-Institut (MPI) für Stoffwechselforschung betreibt klinisch orientierte Forschung zu Stoffwechselstörungen. Die Mehrzahl der Forschungsprojekte können als „krankheitsbezogen“ eingeordnet werden. Ein zentrales Thema nimmt dabei die Bedeutung des Gehirns für die Regulation des Energie- und Glukosestoffwechsels ein. Ein weiterer Schwerpunkt des Instituts ist es Therapieansätze für Schlaganfall zu untersuchen.

Vorhandene, klinisch-relevante Tiermodelle ermöglichen eine systematische Analyse pathophysiologischer und -biochemischer Abläufe nach einem Schlaganfall. In der Vergangenheit wurde dem akuten Geschehen, das zum Gewebeverlust führt, besondere Beachtung geschenkt. Wir haben hingegen vor über 15 Jahren einen Paradigmenwechsel vorgeschlagen und untersuchen seitdem den Regenerationsbeitrag von Stammzellen während chronischer Läsionsentwicklung. Dabei richten wir unser Augenmerk sowohl auf endogene Neurogenese-Prozesse wie auch intrazerebrale Stammzell-Implantation. Unser Ziel ist die genaue Charakterisierung des regenerativen Potentials von Stammzellen und darüber hinaus die Untersuchung der Mechanismen die für Proliferation, Migration und Differenzierung -von (humanen und murinen) Stammzellen oder neuralen Vorläuferzellen entscheidend sind. Hierfür werden im Institut Stammzellen in pathophysiologisch gut charakterisierten Tiermodellen für Schlaganfall und, in Zukunft, in anderen Tiermodellen mit neurodegenerative Erkrankungen implantiert.

Im in-vivo-NMR Labor (Leitung Prof. Dr. M. Höhn) werden folgende Schwerpunkt verfolgt:

  • Zell-Monitoring mit nichtinvasiven Bildgebungsmodalitäten
  • Funktionelle Erholung nach Stammzell-Therapie
  • Transgene Zellen und transgene Tiere

Ihr Ansprechpartner am MPI Köln ist Prof. Dr. M. Höhn.
Sie erreichen ihn unter Tel. 0221-47260; E-Mail: mathias[at]nf.mpg.de

Stammzellforschung an der Deutschen Sporthochschule Köln

An der Deutschen Sporthochschule Köln gibt es projektbezogene Zusammenarbeiten im Bereich der Stammzellforschung zwischen dem Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin, Abteilung Molekulare und Zelluläre Sportmedizin und den trainingswissenschaftlich und biomechanisch orientierten Instituten der Deutschen Sporthochschule auf dem Gebiet der Stamm- und Vorläuferzellforschung. Die Zusammenarbeiten passen sich in die im wissenschaftlichen Profil beschriebenen Forschungstätigkeiten ein.

Namen und Tätigkeitsprofile der einzelnen Institute/Kliniken/Arbeitsgruppen:

  • Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin
  • Institut für Trainingswissenschaften und Sportinformatik
  • Institut für Biomechanik

Körperliche Aktivität führt zu Gewebsadaptation und -regeneration. Regelmäßige körperliche Betätigung geht unter anderem einher mit muskulären, kardiovaskulären, ossären, chondrogenen und neuronalen Anpassungsprozessen. Diese Anpassungsprozesse können als Hypertrophie ablaufen aber auch durch Hyperplasie erfolgen. Für das myogene hyperplastische Wachstum sind in der Skelettmuskulatur schon seit langem Stamm-/Vorläuferzellen bekannt. In den letzten Jahren hat der Nachweis von weiteren potentiellen Stamm- und Vorläuferzellen für nahezu alle Gewebe große Fortschritte gemacht. Dies wirft auch die Frage nach dem Einfluss von Sport/körperlicher Aktivität auf die Rekrutierung, Differenzierung und den Einbau von Stamm- und Vorläuferzellen auf. Insbesondere stellt sich die Frage, inwieweit metabolische und mechanische Reize zu einer direkten oder indirekten Beeinflussung von Wachstums-, Differenzierungs-, Migrations-, Transmigrations- und Invasionsverhalten von Stamm- und Vorläuferzellen führen. 

Seit Anfang 2004 ist mit der Einrichtung der Abteilung Molekulare und Zelluläre Sportmedizin am Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin eine Forschungseinheit geschaffen worden, die einen ihrer Schwerpunkte auf dem Gebiet der Stammzellforschung mit besonderer Berücksichtigung des Einflusses von körperlicher Aktivität hat. Die Abteilung Molekulare und Zelluläre Sportmedizin von Prof. Bloch führt Ihre Stammzellforschung in enger Kooperation mit Forschungsgruppen des Kompetenznetzwerks Stammzellforschung aus der Universität zu Köln und der Universität Bonn durch. Die Einbindung weiterer Institute der Sporthochschule Köln in die Stammzellforschung ist erfolgt, dadurch ist es zunehmend möglich den Einfluss von körperlicher Aktivität auf Regenerations- und Adaptationsprozesse, die im Zusammenhang mit Stamm- und Vorläuferzellen stehen, zu untersuchen. Neben Untersuchungen im Rahmen von Trainingsbelastungen bei Sportlern und bei Patienten in trainingsgestützten Rehabilitationsprogrammen, stehen tierexperimentelle Trainingsmodelle zur Verfügung und es können weitreichende in vitro Untersuchungen an Gewebe- und Zellkulturen, an adulten und embryonalen Stammzellen, durchgeführt werden. 

Darüber hinaus wird der Einfluss von spezifischen metabolischen und mechanischen Reizen, die auch bei körperlicher Aktivität auftreten, auf die Stamm- und Vorläuferzellaktivierung und die daraus resultierende Regeneration untersucht. So wird im Zellkultur und tierexperimentellen Ansatz der Einfluss von metabolischen Faktoren z.B. Laktat und Hypoxie sowie von mechanischen Stimuli, die z.B. über Stosswellenbehandlung generiert werden. Der Hauptschwerpunkt der Forschungstätigkeit ist die Untersuchung von Stamm- und Vorläuferzell beeinflusste Gefäßregeneration und –adaptation und die myogene Regeneration durch Stammzellen.  Neben dem Einfluss von löslichen Faktoren, wie Zytokinen und Wachstumsfaktoren, die durch körperliche Aktivität freigesetzt werden, wird untersucht wie Mechanotransduktion und metabolische Stimuli die Stammzellen aus und in verschiedenen Geweben beeinflussen. 

Neben diesen gewebsspezifischen Stammzellforschungsgebieten, steht die Frage im Mittelpunkt ob trainingsinduzierte Prozesse generell auf die Rekrutierung, Differenzierung und den Einbau von Stammzellen und Vorläuferzellen Einfluss haben und alterungsbedingten, bzw. krankheitsbedingten Verschlechterungen der Stamm- und Vorläuferzell-vermittelten Regeneration und Adaptation vorbeugen können. Hierbei werden auch Veränderungen der lokalen Stammzellnischen, insbesondere der Extrazellularmatrix durch körperliche Aktivität untersucht. Es wird überprüft, ob ein gezielter Einsatz von mechanischen und metabolischen Reizen, die Effizienz von Stammzelltherapien im Herz- und Skelettmuskel erhöhen kann und welche Rolle die Einflüsse auf die lokalen Stammzellnischen dabei spielen. 

Eine zentrale Fragestellung ist auch der Einfluss von metabolischen und mechanischen Stimuli auf epigenetische Veränderungen von Stamm- und Vorläuferzellen. Darüber hinaus werden epigenetische Veränderungen, die durch alkylierende Substanzen, wie bestimmte Chemotherapeutika, entstehen an endothelialen Vorläuferzellen untersucht. Dies macht deutlich, dass die Deutsche Sporthochschule im Rahmen des Kompetenznetzwerks eine Rolle spielt und Alleinstellungsmerkmale in der Stammzellforschung aufweist, die sich für Kooperationsprojekte im Kompetenznetzwerk anbieten.

Ihr Ansprechpartner an der Sporthochschule Köln ist Prof. W. Bloch.

Sie erreichen ihn unter Tel. 0221-49825390; E-Mail: w.bloch[at]dshs-koeln.de

Forschungsstelle Ethik

Die Forschungsstelle Ethik widmet sich in Forschung und Lehre aktuellen Fragestellungen der Biomedizin und der Gesundheitsversorgung. Arbeitsschwerpunkte liegen in den Bereichen der Fortpflanzungsmedizin, der Pränataldiagnostik, der Frühgeborenen-Medizin, der Neurowissenschaften und der Strukturen der Gesundheitsversorgung. Dabei werden auf nationaler und internationaler Ebene in interdisziplinär ausgerichteten Forschungsprojekten ethische, juristische, sozialwissenschaftliche und ökonomische Fragen in Kooperation mit anderen Lehrstühlen und Institutionen untersucht. Die Forschungsstelle Ethik wurde im Dezember 2008 am Institut für Geschichte und Ethik der Medizin eingerichtet. Sie wird von Frau Professor Dr. Christiane Woopen geleitet, die seit April 2012 Vorsitzende des Deutschen Ethikrates ist.

Frau Prof. Woopen ist seit Ende 2013 zudem geschäftsführende Direktorin von ceres (Cologne Center for Ethics, Rights, Economics, and Social Sciences of Health), einem interfakultären Zentrum an der Universität zu Köln, das sich in inter- und transdisziplinärer Forschung, Lehre, Nachwuchsförderung und Beratung mit gesellschaftlich relevanten Fragen zur Gesundheit befasst.

Ihre Ansprechpartnerin in der Forschungsstelle Ethik ist Frau Prof. Dr. Ch. Woopen.

Sie erreichen sie unter 0221 470-89100; Email christiane.woopen[at]uni-koeln.de .

Institut für Gesundheitsökonomie und Klinische Epidemiologie

Das Institut für Gesundheitsökonomie und Klinische Epidemiologie gehört zur Medizinischen Fakultät der Universität zu Köln. Forschungsschwerpunkte sind gesundheitsökonomische Studien, Evidenzbasierte Medizin, Primär- und Sekundärprävention, Telemedizin und Sozialethik. Ziel des Forschungsbereichs Sozialethik ist es, bei der Allokation knapper Ressourcen im Gesundheitswesen mögliche Konflikte zwischen ökonomischen Kriterien und Gerechtigkeitskriterien zu analysieren und entsprechende Lösungsstrategien zu entwickeln.

Ergänzende Informationen

Für weiterführende Informationen zu den Standorten und den jeweiligen Arbeitsgruppen klicken Sie bitte auf die Überschriften.