Forschungszentrum Borstel
Forschungszentrum Borstel

Medizin

Pathologie des Universitätsklinikums Schleswig-Holstein, Campus Lübeck und des Leibniz-Forschungszentrums Borstel
Standort Borstel

Klinische und Experimentelle Pathologie

Projekte

Exzellente Diagnostik und Forschung in der Pneumologie

Infektiologische sowie entzündliche Vorgänge stellen besonders in der Pneumologie häufig sogenannte „key-events" dar, d.h. für den Verlauf von Krankheiten ausschlaggebende Prozesse. Deren Kenntnis ist daher für die Entwicklung neuer Therapieoptionen notwendig.
Aufgrund der großen Zahl möglicher infektiologischer und immunologischer Prozesse und einer Vielzahl beteiligter Zelltypen ist deren Simulation in Zellkultursystemen und sogar auch in Tiermodellen nur unvollständig zu erreichen.

Als Bindeglied zwischen Zellkultur und Tiermodellen ist der humane pulmonale Alveolus eine strukturelle sowie funktionelle Einheit im Rahmen von Erkrankungen der Lunge. Daher sind gerade hier Modellsysteme vorteilhaft, die unter Verwendung humaner Gewebe erfolgen.

Zentrales methodisches Fundament ist daher ein in enger Kooperation mit der Medizinischen Klinik Borstel und dem Krankenhaus Großhansdorf entwickeltes Kurzzeit-Gewebekulturmodell (Short Term Stimulation of Tissues STST). Hierbei werden menschliche Lungengewebe kurzzeitig in eine Flüssigkultur gebracht. Wir konnten zeigen, dass diese Gewebeproben auf verschiedene Stimuli während der STST mit der Bildung von RNA-Transkripten und auch Proteinen reagieren. Da nur kleine Gewebeproben a 0,5g benötigt werden, kann eine große Zahl verschiedener Stimuli simultan appliziert werden. STST lässt sich daher ideal zwischen Zellkulturmodellen und Tiermodellen integrieren.

Hierbei zusätzlich wichtig sind die in Borstel entwickelten innovativen Nachweisverfahren im Gewebeverband in Verbindung mit dem neuartigen HOPE-Fixativ (Hepes-glutamic acid buffer mediated Organic solvent Protection Effect). Dieses als Alternative zu Formalin einsetzbare Fixativ ergibt archivierbare Paraffinblöcke mit formalinähnlicher morphologischer Qualität. Darüber hinaus werden hier Nukleinsäuren (DNA und RNA) und auch antigene Strukturen deutlich besser konserviert (http://www.hope-fixation.com).
Es ist gezeigt worden, dass die HOPE-Technik Anwendungen molekularbiologischer Nachweisverfahren ermöglicht, die bislang an Archivmaterial nicht durchführbar waren. Angefangen mit deutlich verbesserten Möglichkeiten bei DNA- und RNA- in situ Hybridisierungen, welche selbst den Nachweis schwach exprimierter RNA problemlos durchführbar machen, sind auch RT-PCR-Analysen ohne weiteres zu realisieren. Weiterhin ist das Panel hier einsetzbarer Antikörper wesentlich erweitert, zusätzlich entfallen bei der Immunhistochemie langwierige und zudem schwer zu standardisierende Antigen-Retrieval-Verfahren völlig. Selbst die Durchführung von Western-blot-Analysen ist möglich und erweitert so entscheidend die Untersuchungsmöglichkeiten an Archivmaterial. Momentan untersucht werden High-Throughput-Anwendungen wie Transkriptionsarrays und Proteomics.
Schließlich haben wir kürzlich die Implementierung der HOPE-Technik in Zusammenhang mit Zellkulturen und Broncho-Alveolären Lavagen sowie intrazellulären FACS-Markierungen bewerkstelligt, was insbesondere für die Pneumologie das Repertoire an Nachweismöglichkeiten stark erweitert.
Durch Anwendung der HOPE-Technik eröffnen sich daher für die Zukunft neue Horizonte in der Forschung am Gewebeschnitt und an Zellmaterialien.

Die Kombination des oben genannten Models zur STST mit den Möglichkeiten durch die HOPE-Technik erlaubt funktionale Untersuchungen in großen Zahlen, so dass hier, flankiert von konventionellen molekularbiologischen Techniken, ein zur Zeit einzigartiges System zur Erforschung von Lungenkrankheiten zur Verfügung steht.