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18 19. April 2012 Ärzte Woche Medizin Medizinischer Fortschritt durch Forschung Das Ludwig Boltzmann Institut Trauma präsentierte seine bedeutendsten Arbeitsschwerpunkte. Von M. Strausz Auf dem Gebiet der Traumafor- schung leistet Österreich seit Jahren weltweite Pionierarbeit. Zu verdanken ist dies dem Ludwig Boltzmann Institut (LBI) für experi- mentelle und klinische Traumato- logie, das von der Allgemeinen Unfallversicherungsanstalt (AUVA) und der Ludwig Boltzmann Gesellschaft (LBG) getragen wird. Wenn es darum geht, schwerstver- letzte Patienten gezielt zu behandeln, stehen der modernen Medizin heute umfassende Möglichkeiten zur Ver- fügung, um in vielen Fällen die volle Gesundheit und Leistungsfähigkeit der Betroffenen wieder herzustellen. Basis dafür ist die Traumatologie, die durch die Gründung des Forschungs- instituts für Traumatologie Anfang der 1970er Jahre in Österreich ihren Ausgang nahm. 1980 folgte das LBI für experimentelle und klinische Traumatologie, das im Wiener Lo- renz Böhler UKH angesiedelt ist und seit September 1998 von Prof. Dr. Heinz Redl geleitet wird. Beide – das Forschungsinstitut und das LBI – bil- den das Forschungszentrum für Traumatologie der AUVA. Das LBI für Traumatologie fungiert zudem als Kern eines 2006 ins Leben gerufenen Forschungsclusters in Kooperation mit der MedUni Wien, der Bernhard Gottlieb Universitätszahnklinik und dem OÖ Roten Kreuz; ebenso ist das LBI Drehscheibe zahlreicher europä- ischer und internationaler For- schungskooperationen. Die beiden großen Forschungsbe- reiche sind Geweberegeneration und Intensivmedizin. „Forschungsmaxi- me ist das Prinzip der Translationali- tät, der Verbindung von experimentel- ler Forschung und klinischer Anwen- dung durch enge Zusammenarbeit präklinischer und klinischer Exper- ten-Teams interdisziplinärer Beset- zung“, erklärte Redl im Rahmen eines Journalistenworkshops. Insgesamt sind 80 Mitarbeiter, Experten auf dem Gebiet der Chemie, Biochemie, Biolo- gie, Physik über Human- und Tierme- dizin bis hin zu Medizin- und Elektro- technik, am LBI für Traumatologie beschäftigt. In Sachen Aus- und Wei- terbildung bestehen Partnerschaften mit der MedUni Wien, der TU Wien und der FH Technikum Wien. Die Forschungsgebiete des LBI für Traumatologie Der Bereich Knochenregenerati- on widmet sich der Verbesserung und Entwicklung neuer Behand- lungsverfahren (Ersatzmaterialien und Implantate) sowie der Untersu- chung aktueller erapiekonzepte (Zelltherapie, Gentherapie) im Hin- blick auf deren Effizienz und ethische Vertretbarkeit in der Praxis. Derzeit forscht die Abteilung an der Menis- kusheilung mit Stammzellen und an Verschraubungs- und Verplattungs- systemen bei komplexen Knochen- brüchen und Zetrümmerungen. Im Bereich Hämostase geht es da- rum, die mit einem Trauma verbun- denen Blutungen zu stillen. Diese können mit mehreren lokal oder sys- temisch wirkenden Methoden be- handelt werden. Das sind einerseits Methoden, die auf Vliesen basieren (z. B. aus Kollagen oder oxidierter Zellulose) oder aus injizierbaren Par- tikeln (beispielsweise Gelatine) und einer Trägerflüssigkeit (etwa rom- binlösung) bestehen. Historisch am längsten wird Fibrin verwendet, das aus faserartigen Molekülen aufge- baut und gitterartig vernetzt ist. Verbesserung der Wundheilung Bei der Weichteil-Geweberege- neration steht die Verbesserung der Wundheilung im Mittelpunkt. Dies kann durch den Einsatz von speziel- len Wundverbänden und/oder (Stamm-) Zellen und durch Implan- tation von Scaffolds (Stützstrukturen) bzw. durch physikalische Methoden wie Extrakorporale Stoßwellenthera- pie oder Lichttherapie erreicht wer- den. Bereits seit den 1980er-Jahren wird die Stoßwelle bei der Nieren- steinzertrümmerung eingesetzt. Durch Zufall wurde auch ein biologi- scher Effekt am Knochen entdeckt (Knochenneubildung). Dies führte dazu, dass die Stoßwelle auch bei Pseudoarthrose klinisch angewendet wurde. Am LBI Trauma konnte ge- zeigt werden, dass es als Antwort auf die lokale Stoßwellentherapie zu ei- ner Rekrutierung von Stammzellen am Ort der Läsion kommt. Auf dem Sektor der Lichttherapie konnte das LBI zeigen, dass auch kurzwelliges Licht (470 nm) einen signifikanten Einfluss auf biologische Systeme hat. So ist es in der Lage, Stickstoffmono- xid freizusetzen, einen Botenstoff, der unter anderem eine Erweiterung von Blutgefäßen bewirkt. Tissue Engineering und Bänderregeneration Ein weiteres Ziel des Forschungs- felds Geweberegeneration ist die Be- schleunigung der Wundheilung durch den Einsatz von Wachstums- faktoren oder speziellen Wundver- bänden. Zusätzlich geht es um die Verwendung von Stammzellen aus Knochenmark, Fettgewebe, Plazenta oder Nabelschnur. Diese können mit Hilfe von Wachstumsfaktoren, mit mechanischer Stimulierung oder ei- ner Kombination von beiden Metho- den (in-vitro oder in-vivo) in die ge- wünschte Zellart differenziert wer- den. Zellen werden in Scaffolds oder Hydrogele eingebracht, die durch ihre Form und Beschaffenheit die Zelldifferenzierung ebenfalls beein- flussen können. Im Bereich Knorpel und Bänder/ Sehnen steht die verbesserte Regene- ration nach einem Trauma im Fokus. Dies soll durch eine neue Kombinati- on von Zellen, Biomaterialien, Wachstumsfaktoren und mechani- scher Stimulierung erreicht werden. Ziel ist der Test neuer Methoden so- wie die anschließende Überführung in die klinische Anwendung, wobei vor allem bildgebende Verfahren zur Qualitätskontrolle eingesetzt wer- den. So wird am Institut versucht, durch die Verwendung von Seide- Gerüststrukturen einen neuartigen Ansatz zur Regeneration des vorde- ren Kreuzbands zu ermöglichen. Nervenregeneration Der Forschungsbereich Nerven- regeneration ist in die Teilbereiche Zentralnervensystem (ZNS) und Pe- ripheres Nervensystem aufgeteilt. Das ZNS-Team befasst sich mit Rü- ckenmarkverletzungen. Das Haupt- augenmerk liegt auf speziellen bild- gebenden Verfahren, molekularen Mechanismen (Proteomics) und the- rapeutischen Aspekten. Im Bereich des peripheren Ner- vensystems geht es um die Verbesse- rung der funktionellen Endergebnis- se durch Nutzung und Verstärkung der Plastizität des Gehirns. So be- schäftigt sich das LBI mit der Ent- wicklung eines Sensibilitäts-Trai- ningsapparates, der das Gehirn nach Verlust des Tastsinns in den Fingern unterstützen kann. Ein weiteres Forschungsfeld ist die „End-zu-Seit“-Technik. Das ist eine mikrochirurgische Technik, mit der ein durchtrennter Nervenstumpf mit einem anderen bereits bestehen- den Nerv verbunden werden kann. So kann das Problem der früher not- wendigen und langwierigen Nerven- aussprossung umgangen werden. Der Schwerpunkt im Bereich In- tensivmedizin liegt auf Schock und Sepsis. Das Sepsis-Syndrom ist ein komplexes Krankheitsbild, das schwer zu behandeln ist. Laufende Projekte am LBI Trauma dienen zur Aufklärung der zugrundeliegenden Mechanismen, der Charakterisie- rung von Biomarkern zur Risiko-Stra- tifizierung und Verminderung von septischen Komplikationen bei Pati- enten unterschiedlichen Alters und Geschlechts. Im Fokus weiterer Forschungsar- beit stehen die Mitochondrien sowie das endoplasmatische Retikulum und deren Veränderung während der Sepsis. Grundlegende Mechanismen wie systemische Entzündungsreakti- onen (SIRS) und – daraus resultie- rend und oftmals tödlich – Multior- ganversagen (MOF) sind die wissen- schaftlichen emen in den Berei- chen Schock und Trauma. Daher liegt der Fokus auf zellulären Systemen (Neutrophile, Endothelzellen, Mono- zyten/Makrophagen, Hepatozyten), humoralen (Komplement, Gerin- nung, Fibrinolyse) Kaskaden und Mediator- (Zytokine, Sauerstoffradi- kale, vasoaktive Moleküle) Kaskaden, Sauerstoffsättigung und bakterieller Translozierung. Ziel ist es, kreislauf- stabilisierende Maßnahmen zu ver- bessern, neue Reperfusions- sowie Sauerstoffanreicherungsstrategien und immunomodulierende era- pien zu entwickeln. Stolz sind die LBI-Trauma-Exper- ten auch darauf, dass sie für den 3. TERMIS(Tissue Engineering und Regenerative Medicine International Society)-Weltkongress von 5. bis 8. September 2012 in Wien verantwort- lich zeichnen dürfen. Prof. Soheyl Bahrami, Co-Direktor des LBI Trau- ma, dazu: „Wir werden diesen Kon- gress mit rund 800 Teilnehmern als Plattform nützen, um Erfahrungen und Ergebnisse auszutauschen, aber auch Ideen und Visionen für die Zu- kunft zu entwickeln." ■ ﾊ www.trauma.lbg.ac.at Fotos (3): Ludwig Boltzmann Institut für Traumatologie/APA-Fotoservice/Rastegar Prof. Dr. Heinz Redl (rechts), Leiter des LBI-Instituts für experimentelle und klinische Traumatologie, und Prof. Dr. Soheyl Bahrami, Co-Direktor. „Die Forschungs- maxime des LBI-Traumatologie ist das Prinzip der Translationalität.“ Doz. Dr. Patrick Weniger, Chirurg am Unfallkrankenhaus Lorenz Böhler, Wien, demonstriert die Anwendung von Schraubenmodellen an Plastikknochen. Kongress Ausblick 3. TERMIS Weltkongress 5. bis 8. September 2012
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19. April 2012
Ärzte WocheMedizin
Medizinischer Fortschritt durch ForschungDas Ludwig Boltzmann Institut Trauma präsentierte seine bedeutendsten Arbeitsschwerpunkte. Von M. Strausz
Auf dem Gebiet der Traumafor-schung leistet Österreich seit Jahren weltweite Pionierarbeit. Zu verdanken ist dies dem Ludwig Boltzmann Institut (LBI) für experi-mentelle und klinische Traumato-logie, das von der Allgemeinen Unfa l lvers icherungsansta l t (AUVA) und der Ludwig Boltzmann Gesellschaft (LBG) getragen wird.
Wenn es darum geht, schwerstver-letzte Patienten gezielt zu behandeln, stehen der modernen Medizin heute umfassende Möglichkeiten zur Ver-fügung, um in vielen Fällen die volle Gesundheit und Leistungsfähigkeit der Betroenen wieder herzustellen. Basis dafür ist die Traumatologie, die durch die Gründung des Forschungs-instituts für Traumatologie Anfang der 1970er Jahre in Österreich ihren Ausgang nahm. 1980 folgte das LBI für experimentelle und klinische Traumatologie, das im Wiener Lo-renz Böhler UKH angesiedelt ist und seit September 1998 von Prof. Dr. Heinz Redl geleitet wird. Beide – das Forschungsinstitut und das LBI – bil-den das Forschungszentrum für Traumatologie der AUVA. Das LBI für Traumatologie fungiert zudem als Kern eines 2006 ins Leben gerufenen Forschungsclusters in Kooperation mit der MedUni Wien, der Bernhard Gottlieb Universitätszahnklinik und dem OÖ Roten Kreuz; ebenso ist das LBI Drehscheibe zahlreicher europä-ischer und internationaler For-schungskooperationen.
Die beiden großen Forschungsbe-reiche sind Geweberegeneration und Intensivmedizin. „Forschungsmaxi-me ist das Prinzip der Translationali-tät, der Verbindung von experimentel-ler Forschung und klinischer Anwen-dung durch enge Zusammenarbeit präklinischer und klinischer Exper-ten-Teams interdisziplinärer Beset-zung“, erklärte Redl im Rahmen eines Journalistenworkshops. Insgesamt sind 80 Mitarbeiter, Experten auf dem Gebiet der Chemie, Biochemie, Biolo-gie, Physik über Human- und Tierme-dizin bis hin zu Medizin- und Elektro-technik, am LBI für Traumatologie beschäftigt. In Sachen Aus- und Wei-terbildung bestehen Partnerschaften mit der MedUni Wien, der TU Wien und der FH Technikum Wien.
Die Forschungsgebiete des LBI für Traumatologie
Der Bereich Knochenregenerati-on widmet sich der Verbesserung und Entwicklung neuer Behand-lungsverfahren (Ersatzmaterialien und Implantate) sowie der Untersu-chung aktueller !erapiekonzepte (Zelltherapie, Gentherapie) im Hin-blick auf deren E"zienz und ethische Vertretbarkeit in der Praxis. Derzeit forscht die Abteilung an der Menis-kusheilung mit Stammzellen und an Verschraubungs- und Verplattungs-systemen bei komplexen Knochen-brüchen und Zetrümmerungen.
Im Bereich Hämostase geht es da-rum, die mit einem Trauma verbun-denen Blutungen zu stillen. Diese können mit mehreren lokal oder sys-temisch wirkenden Methoden be-handelt werden. Das sind einerseits Methoden, die auf Vliesen basieren (z. B. aus Kollagen oder oxidierter Zellulose) oder aus injizierbaren Par-tikeln (beispielsweise Gelatine) und einer Träger$üssigkeit (etwa !rom-binlösung) bestehen. Historisch am längsten wird Fibrin verwendet, das aus faserartigen Molekülen aufge-baut und gitterartig vernetzt ist.
Verbesserung der Wundheilung
Bei der Weichteil-Geweberege-neration steht die Verbesserung der Wundheilung im Mittelpunkt. Dies
kann durch den Einsatz von speziel-len Wundverbänden und/oder (Stamm-) Zellen und durch Implan-tation von Scaolds (Stützstrukturen) bzw. durch physikalische Methoden wie Extrakorporale Stoßwellenthera-pie oder Lichttherapie erreicht wer-den. Bereits seit den 1980er-Jahren wird die Stoßwelle bei der Nieren-steinzertrümmerung eingesetzt. Durch Zufall wurde auch ein biologi-
scher Eekt am Knochen entdeckt (Knochenneubildung). Dies führte dazu, dass die Stoßwelle auch bei Pseudoarthrose klinisch angewendet wurde. Am LBI Trauma konnte ge-zeigt werden, dass es als Antwort auf die lokale Stoßwellentherapie zu ei-ner Rekrutierung von Stammzellen am Ort der Läsion kommt. Auf dem Sektor der Lichttherapie konnte das LBI zeigen, dass auch kurzwelliges Licht (470 nm) einen signi%kanten Ein$uss auf biologische Systeme hat. So ist es in der Lage, Stickstomono-xid freizusetzen, einen Botensto, der unter anderem eine Erweiterung von Blutgefäßen bewirkt.
Tissue Engineering und Bänderregeneration
Ein weiteres Ziel des Forschungs-felds Geweberegeneration ist die Be-schleunigung der Wundheilung durch den Einsatz von Wachstums-faktoren oder speziellen Wundver-bänden. Zusätzlich geht es um die Verwendung von Stammzellen aus Knochenmark, Fettgewebe, Plazenta oder Nabelschnur. Diese können mit Hilfe von Wachstumsfaktoren, mit mechanischer Stimulierung oder ei-ner Kombination von beiden Metho-den (in-vitro oder in-vivo) in die ge-wünschte Zellart dierenziert wer-den. Zellen werden in Scaolds oder Hydrogele eingebracht, die durch ihre Form und Beschaenheit die Zelldierenzierung ebenfalls beein-$ussen können.
Im Bereich Knorpel und Bänder/Sehnen steht die verbesserte Regene-
ration nach einem Trauma im Fokus. Dies soll durch eine neue Kombinati-on von Zellen, Biomaterialien, Wachstumsfaktoren und mechani-scher Stimulierung erreicht werden. Ziel ist der Test neuer Methoden so-wie die anschließende Überführung in die klinische Anwendung, wobei vor allem bildgebende Verfahren zur Qualitätskontrolle eingesetzt wer-den. So wird am Institut versucht,
durch die Verwendung von Seide-Gerüststrukturen einen neuartigen Ansatz zur Regeneration des vorde-ren Kreuzbands zu ermöglichen.
Nervenregeneration
Der Forschungsbereich Nerven-regeneration ist in die Teilbereiche Zentralnervensystem (ZNS) und Pe-ripheres Nervensystem aufgeteilt. Das ZNS-Team befasst sich mit Rü-ckenmarkverletzungen. Das Haupt-augenmerk liegt auf speziellen bild-gebenden Verfahren, molekularen Mechanismen (Proteomics) und the-rapeutischen Aspekten.
Im Bereich des peripheren Ner-vensystems geht es um die Verbesse-rung der funktionellen Endergebnis-se durch Nutzung und Verstärkung der Plastizität des Gehirns. So be-schäftigt sich das LBI mit der Ent-wicklung eines Sensibilitäts-Trai-ningsapparates, der das Gehirn nach Verlust des Tastsinns in den Fingern unterstützen kann.
Ein weiteres Forschungsfeld ist die „End-zu-Seit“-Technik. Das ist eine mikrochirurgische Technik, mit der ein durchtrennter Nervenstumpf mit einem anderen bereits bestehen-den Nerv verbunden werden kann. So kann das Problem der früher not-wendigen und langwierigen Nerven-aussprossung umgangen werden.
Der Schwerpunkt im Bereich In-tensivmedizin liegt auf Schock und Sepsis. Das Sepsis-Syndrom ist ein komplexes Krankheitsbild, das schwer zu behandeln ist. Laufende Projekte am LBI Trauma dienen zur Aufklärung der zugrundeliegenden Mechanismen, der Charakterisie-rung von Biomarkern zur Risiko-Stra-ti%zierung und Verminderung von septischen Komplikationen bei Pati-enten unterschiedlichen Alters und Geschlechts.
Im Fokus weiterer Forschungsar-beit stehen die Mitochondrien sowie
das endoplasmatische Retikulum und deren Veränderung während der Sepsis. Grundlegende Mechanismen wie systemische Entzündungsreakti-onen (SIRS) und – daraus resultie-rend und oftmals tödlich – Multior-ganversagen (MOF) sind die wissen-schaftlichen !emen in den Berei-chen Schock und Trauma. Daher liegt der Fokus auf zellulären Systemen
(Neutrophile, Endothelzellen, Mono-zyten/Makrophagen, Hepatozyten), humoralen (Komplement, Gerin-nung, Fibrinolyse) Kaskaden und Mediator- (Zytokine, Sauerstoradi-kale, vasoaktive Moleküle) Kaskaden, Sauerstosättigung und bakterieller Translozierung. Ziel ist es, kreislauf-stabilisierende Maßnahmen zu ver-bessern, neue Reperfusions- sowie Sauerstoffanreicherungsstrategien und immunomodulierende !era-pien zu entwickeln.
Stolz sind die LBI-Trauma-Exper-ten auch darauf, dass sie für den 3. TERMIS(Tissue Engineering und Regenerative Medicine International Society)-Weltkongress von 5. bis 8. September 2012 in Wien verantwort-lich zeichnen dürfen. Prof. Soheyl Bahrami, Co-Direktor des LBI Trau-ma, dazu: „Wir werden diesen Kon-gress mit rund 800 Teilnehmern als Plattform nützen, um Erfahrungen und Ergebnisse auszutauschen, aber auch Ideen und Visionen für die Zu-kunft zu entwickeln." ■
www.trauma.lbg.ac.at
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Prof. Dr. Heinz Redl (rechts), Leiter des LBI-Instituts für experimentelle und klinische Trauma tologie, und Prof. Dr. Soheyl Bahrami, Co-Direktor.
„Die Forschungs-maxime des LBI-Traumatologie ist das Prinzip der Translationalität.“
Doz. Dr. Patrick Weniger, Chirurg am Unfallkrankenhaus Lorenz Böhler, Wien, demonstriert die Anwendung von Schraubenmodellen an Plastikknochen.
Kongress
Ausblick
3. TERMIS Weltkongress 5. bis 8. September 2012
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19. April 2012
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