rebirth | News 1.2010

rebirth | News 1.2010
Inhalt/Contents
Seite/Page 1 – 2
Titelthema/Cover story
Abb. 1) Zentrifugale
Gegenstromelutriationstechnik
Fig. 1) centrifugal counterflow
elutriation technique
Seite/Page 3 – 6
Neue wissenschaftliche
Ergebnisse/
New scientific findings
Seite/Page 7 – 14
Mitteilungen und Meldungen/
News and updates
Seite/Page 15
Veranstaltungen/Events
Seite/Page 16
Service/Services
Seite/Page 15
Impressum/Imprint
Titelthema | Cover story
Unterschiedliche Populationen
von mesenchymalen Stammzellen
aus der Nabelschnur
Vorwort
Ich freue mich, Ihnen hiermit die erste
2010 unserer REBIRTH News
Subpopulations of mesenchymal Ausgabe
im überarbeiteten Design überreichen
zu können. Auch in diesem Heft finden
stem cells from umbilical cord
Sie wieder eine Reihe spannender TheAxel Haverich
Koordinator
Coordinator
Ralf Hass (Biochemistry and Tumor Biology Lab, Clinic of Obstetrics and Gynecology, MHH)
Cornelia Kasper (Institute of Technical Chemistry, LUH, JRG Large Scale Cultivation)
Gewebestammzellen bieten ein großes Po­
tenzial für eine Erneuerung des entspre­
chenden Gewebes und für den Ersatz ge­
schädigter Zellen, wobei zelluläre Prozesse
wie Retrodifferenzierung und Transdiffe­
renzierung das Spektrum zellulärer Ent­
wicklungsmöglichkeiten und Plastizität
deutlich erweitern durch natürliche Umpro­
grammierung zur Differenzierung entlang
einem anderen Entwicklungsweg.
Tissue-derived stem cells provide enor­
mous potential for appropriate tissue re­
pair and renewal of damaged cells, with
cellular processes such as retrodifferenti­
ation and transdifferentiation widening
this spectrum of developmental cellular
flexibility and plasticity by means of natu­
ral reprogramming along translineage
pathways.
l weiter auf Seite 2
l continued on page 2
men wie die Eröffnung des GMP-Labors
und die neuesten Erkenntnisse aus der
Stammzell- und Kryobiologie. Ich hoffe,
diese Ausgabe unserer REBIRTH NEWS
findet Ihr Interesse und wünsche Ihnen
viel Spaß beim Lesen.
Foreword
I am delighted to be able to present the
first edition of REBIRTH NEWS in 2010
in a revised design. Once again you’ll
find a lot of interesting topics, such as
the opening of the GMP laboratory and
the most recent findings in stem celland cryobiology. I hope you find this
edition of REBIRTH NEWS a stimulating,
enjoyable read.
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Titelthema
Unterschiedliche Populationen
von mesenchymalen
Stammzellen
aus der Nabelschnur
l weiter von Seite 1 So könnten Stamm­
zellen eines bestimmten Gewebes durch
Einflüsse aus der zellulären Mikroumge­
bung induziert und umprogrammiert wer­
den, um sich entsprechend unmittelbarer
Erfordernisse eines anderen Gewebes ent­
lang dieses anderen Entwicklungsweges zu
entwickeln und zu differenzieren.
Mesenchymale Stammzellen (MSC) repräsentieren ein Beispiel einer Stammzellpopulation, welche in verschiedenen natürlichen Quellen wie
Blut, Fettgewebe, Knochenmark und geburtsassoziierten Geweben auftaucht und somit möglicherweise Differenzierungs- und Erneuerungskapazität unabhängig von nur einem spezifisch
vorgegebenen Entwicklungsweg besitzt. Hierzu
konnten wir vor kurzem aus Nabelschnurgewebe verschiedene Zellpopulationen mit MSC-ähnlichen Eigenschaften isolieren. Durch die zentrifugale Gegenstromelutriationstechnik konnten
MSC-ähnliche Populationen mit verschiedenen
Zellgrößen unterschieden werden, wobei alle
diese Zellen die Expression entsprechender mesenchymaler Oberflächenstammzellmarker wie
CD44, CD73, CD90 and CD105 zeigten, analog
den Diskriminierungskriterien der International
Society for Cellular Therapy.
Unsere weiteren Arbeiten konzentrierten sich
auf eine MSC-ähnliche Population mit kleinem
Zelldurchmesser von etwa 8-9 µm und hoher
Zellteilungsrate. Diese Zellen konnten in der
Kultur mit mehr als 30 Populationsverdoppelungen vermehrt werden, ohne Anzeichen von
Alterungsprozessen durch die Abwesenheit von
seneszenzassoziierten ß-Galaktosidase-positiven Zellen. Gleichzeitig zeigte die Langzeitkultur
dieser MSC-ähnlichen Population keine signifikante Veränderung in der Expression der entsprechenden Oberflächenstammzellmarker.
Somit ergibt sich aus der Möglichkeit der Langzeitkultur dieser MSC-ähnlichen Population aus
humanem Nabelschnurgewebe mit stabilem
Zellphänotyp und anhaltender Zellteilungsfähigkeit über diejenige „normaler“ somatischer Zellen hinaus eine hervorragende Voraussetzung
für eine populationsspezifische Expansion der
Zellen im Rahmen einer Selbsterneuerung. Dies
erlaubt spezifische Untersuchungen zur Wachstums- und (Trans)differenzierungskapazität
(bspw. unter hypoxischen Bedingungen entsprechend bestimmten Umgebungsbedingungen
in vivo (2% to 5% O2), welche ein hochorganisiertes und zeitlich eng koordiniertes Netzwerk
einer übergeordneten zell- und gewebsspezifischen Entwicklung ohne Alterung erfordert,
wobei fehlerhafte Kontrollmechanismen auch
in einer unkoordinierten Zellzyklusprogression
enden könnten mit tumorigenen Eigenschaften.
In diesem Zusammenhang zeigten vor kurzem
Kulturexperimente mit der MSC-ähnlichen Population aus humanem Nabelschnurgewebe
nach ca. 30 bis 40 Tagen in jeweiligen Differenzierungsmedien entsprechende phänotypische
Veränderungen entlang dem osteogenen, chondrogenen oder adipogenen Entwicklungsweg.
Diese Ergebnisse unterstreichen die Stammzelleigenschaften dieser MSC-ähnlichen Population
mit der Fähigkeit, in eine Reihe verschiedener
Zelltypen zu differenzieren.
Cover story
Subpopulations of
mesenchymal stem cells
from umbilical cord
l from page 1 Stem cells of a certain tis­
sue may thus be induced by distinct trig­
gers in the cellular microenvironment to re­
programme, develop and mature along a
different lineage according to immediate
tissue-specific requirements.
Mesenchymal stem cells (MSC) represent one
example of a stem cell population which can be
found in several natural sources including blood,
adipose tissue, bone marrow and birth-associated tissues. This suggests that these stem cell
types have a capacity for differentiation – and
thus cell replacement – which goes beyond a
specific lineage commitment. In recent work, we
were able to isolate different cell populations
from human umbilical cord with MSC-like characteristics. Following application of the centrifugal
counterflow elutriation technique (see Fig. 1 and
schematic separation process, Fig. 2), MSC-like
populations with different cell sizes were distinguished, all of which displayed appropriate stem
cell characteristics according to the criteria of the
International Society for Cellular Therapy, including the surface marker expression of CD44,
CD73, CD90 and CD105.
Further work focused on an MSC-like subpopulation displaying a small phenotype (approximately
8-9 µm in cell diameter) with a high proliferative
capacity. These cells were successfully propagated in culture for more than 30 population
doublings without significant ageing features, as
indicated by the absence of senescence-associated ß-galactosidase positive cells. At the same
time, long-term culture of this MSC subpopulation revealed no significant change in the expression of the appropriate stem cell markers.
Thus, the possibility of long-term culture and
sustained proliferative capacity of MSC-like
subpopulations from human umbilical cord
exceeding the ‘normal’ lifetime, in conjunction
with the stable maintenance of an appropriate
stem cell phenotype, provides a favourable prerequisite for population-specific expansion and
self-renewal. This allows specific studies on the
growth and (trans)differentiation capacity – for
example, under hypoxic conditions corresponding to certain in vivo ambient conditions (2 % to
5 Spalten% O2) – which would require a highly
organized and temporally coordinated network
governing translineage development without
ageing, with dysfunctional control mechanisms
possibly resulting in aberrant cell cycle progression and, consequently, tumorigenic properties.
In this context, recent culture of the umbilical
cord-derived human MSC-like subpopulation in
an appropriate medium revealed several phenotypic changes along the osteogenic, chondrogenic or adipogenic pathway within about 30 to
40 days. Moreover, these findings corroborate
that this MSC-like subpopulation has stem cell
characteristics with the capability to differentiate into a variety of different cell types
Majore I, Moretti P, Hass R, Kasper C.
Identification of subpopulations in mesenchymal
stem cell-like cultures from human umbilical
cord. Cell Communication and Signaling 7(1):6
(2009) DOI: 10.1186/1478-811X-7-6
Fig. 2) The schematic arrangement of the centrifugal counterflow elutriation chamber demonstrates
the separation of differentially-sized cell populations. This technique is based on an equilibrium
between the centrifugal force (G-force) and a counterforce established by an initially constant pump
flowrate during centrifugation (A). Cells are loaded into the elutriation chamber whereby a force
gradient-mediated size separation occurs within the randomly distributed population (B). A continuous increase of the pump flowrate establishes a corresponding new equilibrium whereby smallersized populations are subsequently moving to the exit of the chamber and can thus be collected in
reasonable cell fractions (B).
rebirth news 01.2010 | 3
Neue wissenschaftliche Ergebnisse | New scientific findings
Biomedizinische FTIR Spektroskopie
Biomedical FTIR Spectroscopy
Willem F. Wolkers (Biomedical Process Technology)
We have recently developed a method to directly
measure membrane phase and permeability
changes during freezing of various mammalian
cells. This is used to derive biophysical parameters to predict freezing-induced cell volume
changes at different cooling rates. This is currently being investigated by Maryam Akhoondi.
The derived parameters can be used to predict
optimal cooling rates for cryopreservation of
cells. In collaboration with Canadian Blood
Services, Christoph Stoll is investigating the interaction between liposomes and red blood cells
(RBCs) and correlates this to storage stability of
RBCs during hypothermic storage. RBCs are either stabilized or destabilized in the presence of
liposomes depending on the type of lipid that is
used to prepare the liposomes. FTIR can also be
Christian Herold (Department of Plastic,
Hand and Reconstruction Surgery, MHH)
In der Abteilung für Plastische Hand- und
Wiederherstellungschirurgie konnte im
Labor von Herrn Professor Peter M. Vogt
eine Konservierungslösung für Fettgewebe entwickelt werden, mit der die Vitalität
von Fettgewebe außerhalb des Körpers bei
Normaltemperatur signifikant gegenüber
herkömmlichen Organkonservierungslösungen über einen längeren Zeitraum erhalten werden konnte. Die Ergebnisse sind
aktuell in Transplantation Proceedings publiziert worden.
At Hannover Medical School’s (MHH) Department of Plastic, Hand and Reconstruction Surgery, researchers at the laboratory
headed by Professor Peter M. Vogt have
succeeded in developing a new preservation solution for fatty tissue. It enables the
viability of this tissue, when held outside
the body at normal temperatures, to be
preserved for a significantly longer period
of time than conventional organ preservation solutions. These findings have recently been published in Transplantation
Proceedings.
Herold C, Reimers K, Allmeling C,
Rennekampff HO, Vogt PM. A
normothermic perfusion bioreactor
to preserve viability of rat groin flaps
extracorporally. Transplant Proc. 2009
Dec;41(10):4382-8.
used for rapid in situ analysis of chemical and
structural modifications during tissue pocessing of (engineered) tissues, i.e. to characterize effects of decellularization, freeze-drying,
g-irradiation (sterilization), or storage.
Wolkers, W.F. (2009) Biomedical
FTIR spectroscopy of lipids.
In A. Barth, P.I. Haris, (eds.),
Biological and Biomedical Infrared
Spectroscopy. pp. 272-287.
ISBN 978-1-60750-045-2
2e-3
1e-3
-sheet
5e-4
0
-5e-4
-1e-3
-2e-3
rat
pe
tem
40
-helix
60
ure
80
o )
(C
Vor kurzem haben wir eine Methode zur direkten
Messung der Membranphase und Änderungen
der Diffusionsfähigkeit durch das Gefrieren von
verschiedenen Säugerzellen entwickelt. Dies
wird zur Ableitung von biophysikalischen Parametern angewandt, um die gefrierinduzierten
Schwankungen des Zellvolumens bei verschiedenen Abkühlgeschwindigkeiten vorherzusagen. Zurzeit werden diese Prozesse von Maryam
Akhoondi untersucht. Die abgeleiteten Parameter können eingesetzt werden, um die optimalen
Abkühlgeschwindigkeiten für die Kryokonservierung der Zellen vorherzusagen. In Zusammenarbeit mit Canadian Blood Services untersucht Christoph Stoll die Interaktion zwischen
Liposomen und roten Blutzellen (RBCs) und
setzt dies in Verbindung mit Lagerbeständigkeit
der RBCs durch hypothermische Lagerung. RBCs
sind entweder stabilisiert oder destabilisiert in
Gegenwart von Liposomen, die von der Art von
Lipiden abhängig sind, die für die Vorbereitung
von Liposomen gebraucht wird. FTIR kann ebenso für die rapide in-situ-Analyse der chemischen
und strukturellen Modifikationen während der
(technisierten) Gewebeaufbereitung angewandt
werden, das heißt die Effekte der Dezellularisierung, der Gefriertrocknung, der g-Bestrahlung
(Sterilisation) oder der Lagerung zu charakterisieren.
Understanding the complex behavior of biomembranes during heating, freezing or drying is directly relevant for thermal processing
of cells such as is done in cryopreservation,
freeze-drying, ablation or cryosurgery. Fourier
transform infrared spectroscopy (FTIR) can be
applied to study lipids and proteins in cells that
are relevant for biomedical applications such as
mammalian cells, red blood cells, and platelets.
FTIR studies are minimally invasive, do not require labeling and samples can be measured in
any physical state, including the hydrated, frozen or dried state. In situ FTIR studies on cells
rely on characteristic molecular group vibrations
of endogenous biomolecules. The position and
shape of the absorption bands provide information on molecular conformation and phase state
during thermal processing. FTIR has been used
to study properties of freeze-dried human blood
platelets. Freeze-dried platelets can be used in
bandages for topical wound healing.
I (AU)
Das Verständnis von komplexem Verhalten der
Biomembranen durch Heiz-, Gefrier- oder Trocknungsprozesse ist von großer Bedeutung für
thermische Verfahren der Zellen, die sie in der
Kryokonservierung, der Gefriertrocknung, der
Ablation oder der Kryochirurgie durchlaufen. Die
Fourier-Transformations-Infrarotspektrometrie
(FTIR) kann zur Untersuchung von Lipiden und
Proteinen in Zellen angewandt werden, die für
biomedizinische Applikationen wie Säugerzellen, rote Blutzellen und Thrombozyten relevant
sind. Minimal-invasive FTIR-Untersuchungen,
die keine Kennzeichnung und Proben benötigen, können in jedem physikalischen Zustand
gemessen werden, auch im hydrolisierten,
gefrorenen oder getrockneten Zustand. Die insitu-FTIR-Untersuchungen an Zellen beruhen
auf charakteristischen Vibrationen von Molekülgruppen der endogenen Biomoleküle. Die
Position und die Form der Absorptionsbänder
enthüllen die Informationen über molekulare
Konformation und den Phasenzustand während des thermischen Verfahrens. FTIR wurde
eingesetzt, um die Eigenschaften der gefriergetrockneten Thrombozyten im Menschenblut zu
untersuchen. Gefriergetrocknete Thrombozyten
können in Verbänden für die tropische Wundheilung verwendet werden.
Neuigkeiten zur
Fettgewebskonservierung
Recent advance in
preservation of fatty tissue
1700
1680
1660
1640
1620
-1
)
r (cm
e
b
m
u
n
e
v
a
W
1600
Protein denaturation
in platelets visualized
by FTIR difference
spectroscopy: extended
b-sheet structures are
formed at the expense
of a-helical structures.
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Neue wissenschaftliche Ergebnisse | New scientific findings
Qualität (z.B. in Hinblick auf Mikroheterogenität) zu erzeugen. Hierfür werden entsprechend
geeignete Expressionssysteme wie z.B. Bakterienstämme getestet, in denen die einfache und
schnelle Produktion dieser Substanzen erreicht
werden kann. Jedoch wird es für die Produktion
von weiteren Substanzen auch notwendig sein,
Säugetierzellen für die Herstellung von glykosylierten Proteinen zu kultivieren. In der Zusammenarbeit mit allen REBIRTH-Wissenschaftlern
wird eine Bibliothek der Proteine und entsprechenden c-DNA aufgestellt. Die Produktion wird
in 50l für Bakterienkulturen und 2l für Säugetierzellkulturen möglich sein.
Derzeit ist als erstes Produkt FGF-2 in größeren
Mengen hergestellt worden. Es wurde auf seine
biologische Aktivität und Abwesenheit von Endotoxin überprüft und kann bei Prof. Ulrich Martin (LEBAO, MHH) angefordert werden.
One major focus of the Junior Research
Group on Large Scale Cultivation is the de­
velopment and optimization of protocols for
the production and downstreaming of bio­
logically active substances (such as growth
factors)
Large Scale Cultivation
Cornelia Kasper, Thomas Scheper (Institute of Technical Chemistry, LUH, JRG Large Scale Cultivation)
Ein wissenschaftlicher Schwerpunkt der Ju­
nior Research Group Large Scale Cultivati­
on ist die Entwicklung und Optimierung von
Protokollen für die Produktion und das
Down-Streaming biologisch aktiver Subs­
tanzen (z.B. Wachstumsfaktoren).
Eine wichtige Voraussetzung für die Expansion
und gezielte Differenzierung von Säugetierzellen
ist die Verfügbarkeit von Wachstums- und Differenzierungsfaktoren sowie die Entwicklung idealer Medienkompositionen, die Zellwachstum
und -differenzierung unterstützen. Zurzeit stehen die Entdeckung und Anwendung von neuen
Faktoren für das Zellwachstum und die Zelldifferenzierung sowie ihre Wirkung auf Stammzellen
im Mittelpunkt zahlreicher Forschungsarbeiten.
Jedoch ist die Verfügbarkeit dieser Substanzen
häufig (auch wegen hoher Kosten) beschränkt.
Eine der zentralen Aktivitäten der JRG Large
Scale Cultivation ist die Bereitstellung von
Systemen für eine schnelle und zuverlässige
Produktion dieser Substanzen. Ziel ist es, diese
Substanzen in ausreichender Menge und hoher
One important prerequisite for mammalian cell
expansion and directed differentiation is the
availability of growth and differentiation factors, as well as the preparation of ideal media
to support proliferation and differentiation. At
present, the many different research activities
are focused on finding and applying new factors for cell growth and differentiation, and on
studying their effect on stem cells. However,
the availability of these substances for further
research is still limited and is often a major constraining factor in stem cell research. One of our
chief tasks is therefore to set up systems within
this project by which these substances can be
produced rapidly and reliably. The aim is to create these substances not only in large quantities
but also in sufficiently high quality (with regard
to microheterogeneity, for example). It will thus
be necessary to set up host/guest systems which
can easily be cultivated for the bioproduction of
these substances. The main focus here will be
on bacterial systems. However, it will also be
necessary to cultivate mammalian cell culture
systems for generating bioactive substances. In
collaboration with all participating scientists, a
library of the proteins and corresponding cDNAs
will be established. Production will be possible
in 50-litre batches for bacterial cultures and 2-litre batches for mammalian cell cultures.
We are pleased to announce the production of
FDF-2 in considerable quantities (making it the
first product for which this has been achieved).
It has been tested as to its biological activity and
absence of endotoxin, and is now available upon
request from Professor Ulrich Martin (LEBAO,
MHH).
rebirth news 01.2010 | 5
Neue wissenschaftliche Ergebnisse | New scientific findings
verarbeitung der LUH etabliert. Auf diese Weise
werden zur Zeit in der JRG Biothermodynamics
die Einfrierstrategien für Stammzellen (pMSCs,
hMSCs sowie MSCs aus Callithrix jacchus, Common Marmoset Monkey) und Endothelzellen
optimiert.
Charakterisierung von
Kryoadditiven
Abb. 1a) Polarisationsaufnahme
einer Zelle während der Abkühlung
Fig. 1a) Polarization image
of a cell during freezing
Kryomikroskopie: Eine Methode zur
Visualisierung von Gefrierprozessen
Cryomicroscopy: a method for
visualising freezing processes
Nicola Hofmann, Ralf Spindler (JRG Biothermodynamics)
Mithilfe von Kryomikroskopen können Prozesse
wie Phasenumwandlungen oder osmotische Effekte visuell untersucht werden, die wasserhaltige Proben bei tiefen Temperaturen durchlaufen.
Sie führen in der Kryobiologie zu komplexen Abläufen („thermischer Stress“), die biologische
Zellen beim Gefrieren und Tauen begleiten (siehe Abb. 1a, b, c).
Werden Zellen sehr schnell zu tiefen Temperaturen gekühlt, so gefriert in der Regel zuerst das
Wasser im Extrazellularraum, beim langsamen
Abkühlen können die Zellen „zu Tode schrumpfen“. Biophysikalisch kommt es abhängig von
den Prozessparametern Kühlrate, Nukleationstemperatur und Gefrierschutzmittelkonzentration aufgrund des Flusses von Wasser
und niedermolekularen Kryoadditiven über der
Zellmembran zu einer osmotischen Volumenänderung der Zelle mit geringem Restwassergehalt
oder das intrazelluläre Wasser gefriert. Eine zu
große Volumenänderung von Zellen führt dabei ebenso zum Zelltod (Apoptose, Nekrose
oder Zell-Lyse). Intrazellulär gebildetes Eis gilt
gemeinhin als zellzerstörend. Demgegenüber
gelten Zellen, die kein intrazelluläres Eis während des Gefrierprotokolls aufweisen, als überlebensfähig. Intrazelluläres Eis wird durch das
Verdunkeln der Zellen, das sogenannte „darkening“, unter dem Kryomikroskop gut sichtbar
(Abb 1b).
Kryokonservierte Zellen sollten insbesondere im
Hinblick auf die Langzeitlagerung von 3dimensionalen Strukturen wie z.B. Herzklappengewebe
eine möglichst hohe Vitalität nach der kryogenen Lagerung aufweisen. Dies stellt für einige
Zellarten eine besondere Herausforderung dar,
so dass hierzu die zelltyp-spezifischen, optimalen Prozessparameter ermittelt werden müssen.
Mittels Kryomikroskopie wird der Friervorgang
einzelner Zellen verfolgbar („tracking“), wodurch die Schädigungsmechanismen erkennbarer werden und damit Frierprotokolle optimiert
werden können. Hierbei wird derzeit eine automatische Bildauswertung für die Aufnahmen der
Gefriervorgänge in Zusammenarbeit mit Prof.
Rosenhahn aus dem Institut für Informations-
Eine weitere Anwendung der Kryomikroskopie
besteht in der Charakterisierung von Kryoadditiven für die Kryobiologie. Kryoadditive können
die Gefrierprozesse über eine Änderung der Nukleations- und Eiswachstumskinetik erheblich
verändern. Vor allem die membran-permeierenden Kryoadditive wie DMSO und Glyzerin
ersetzen das intrazelluläre Wasser und senken
dadurch die Gleichgewichts-Friertemperatur
herab, wirken aufgrund ihres Eindringens in die
Zelle jedoch auch zelltoxisch. Nicht-membranpermeierende Kryoadditive wie Trehalose und
HES dehydrieren die Zellen durch Osmose.
Kompatible Solute wirken nach dem Prinzip des
„preferential exclusion“-Mechanismus, wobei
Proteine in ihrem natürlich gefalteten Zustand
stabilisiert werden. Die begrenzte Wirksamkeit
und Cytotoxizität einiger Kryoprotektiva macht
die Erforschung neuer Strategien und Gefrierschutzmittel erforderlich. In den AGs Biothermodynamics und Biomedical Process Technology
werden Kompatible Solute wie Prolin und Ectoin
auf ihre Eignung als alternative Gefrierschutzmittel untersucht. Dazu muss ihr temperaturund konzentrationsabhängiger Einfluss auf die
Gefrierprozesse bekannt sein. Hierzu sind sogenannte Phasendiagramme wichtig, die mittels
Kryomikroskopie erstellt werden können.
Im Institut für Mehrphasenprozesse stehen
weitere spezielle Kryomikroskop-Systeme beispielsweise zur Untersuchung von Temperaturgradienten oder elektrostatischer Felder auf die
Gefrierprozesse zur Verfügung. Gradientenkammer-Systeme erzeugen einen linearen Temperaturunterschied zwischen zwei Kühlkammern.
Hiermit konnte kürzlich festgestellt werden,
dass die im Eis eingeschlossenen Zellen die
Kryokonservierung überleben.
Die vorgestellten und weitere Untersuchungen,
z.B.:
Optimierung von Kryokonservierungsprotokollen für Zellen und Stammzellen
QQ Untersuchung von kryogenen Zellschädigungsmechanismen, Aktivierung von HSPs,
Einsatz von Liposomen
QQ Vitrifikationsuntersuchungen
QQ Lyophilisation
QQ Herstellung offenporöser Strukturen mit
parallelen Porenstrukturen durch gerichtete
Erstarrung
QQ
bietet das Institut für Mehrphasenprozesse (JRG
Biothermodynamics, AG Biomedical Process
Technology) auch für andere REBIRTH-Forschergruppen an. Bei Interesse finden sich weitere
Informationen unter www.imp.uni-hannover.de.
6 | rebirth news 01.2010
Abb. 1b: Eiskristalle umschließen die Zelle, die sich durch die
intrazelluläre Eisbildung verdunkelt.
Fig. 1c: Ice crystals enclose the cell which is darkened due to
intracellular crystallization.
Cryomicroscopy allows visual investigation of
freezing processes, which are the phase changes
that hydrous samples undergo at low temperatures. The outcome of this is the complex processes explored in the field of cryobiology, which
occur in biological cells when they freeze and
thaw (see Fig. 1a, b, c).
If cells cool to low temperatures, water first
freezes in the extracellular space. Owing to water flux and low-molecular cryoadditives, this
may result in cells’ osmotic volume changing as
water passes through the cell membrane, and/
or in freezing of the intracellular water. This
depends on different process parameters such
as the cooling/warming rate and concentration
of cryoprotective additives. However, too big
a change in cellular volume leads to cell death
(apoptosis, necrosis and lysis of the cells). Intracellular ice, too, is generally considered to be
cytodestructive. One reason for the intracellular
formation of ice crystals can be recrystallization. In contrast, the cells without intracellular
ice during the freezing protocol are presumed to
be capable of surviving. The darkening of cells
makes intracellular ice visible under the cryomicroscope (Fig. 1b).
Cryoconserved cells should show the highest
possible vitality after cryogenic storage, particularly with regard to long-term storage of 3-D
structures such as cardiac valve tissue. This
poses a major challenge for some cells, so that
for each cell type, optimal process parameters
must be determined. Use of cryomicroscopy
enables the freezing process for single cells to
be tracked. The freezing processes and damage mechanisms during cryopreservation can
therefore be investigated, thus enabling freezing
Abb. 1c) Auch während des Auftauens kann die Zelle geschädigt werden.
Fig. 1c) Further injuries take place during thawing.
protocols to be optimized. An automated system
for image analysis and automatic tracking of
swimming cells during cryomicroscopy is currently being established in collaboration with
Professor Rosenhahn from the Information Technology Laboratory (Faculty of Electrical Engineering and Computer Science, Leibniz University of
Hannover). In this way, the JRG on Biothermodynamics is currently optimising the cryopreservation strategies for stem cells (pMSCs, hMSCs
and MSCs from Callithrix jacchus, the common
marmoset monkey) and endothelial cells.
Characterization of
cryoadditives
Another further application for cryomicroscopy
is the characterization of cryoprotective agents
(CPAs) for cryobiology. CPAs can significantly
change freezing processes by modifying the
kinetics of both nucleation and growth. Some
CPAs – particularly the membrane- penetrating
cryoadditives such as dimethyl sulfoxide and
glycerin – replace intracellular water and reduce
the equilibrium-freezing temperature. However,
because of their penetration into the cell, these
CPAs also have a toxic effect on cells. Non-membrane- penetrating cryoadditives such as sugar
and starch dehydrogenize cells by osmosis. Most
CPAs work on the principle of ‘preferential exclusion’, with proteins being stabilized in their natural folded state. The cytotoxicity of certain cryoprotectives, or rather the effectiveness of other
states, requires investigation of new strategies
and cryoprotective agents. The RG on Biothermodynamics and Biomedical Process Technology
tests compatible solutes such as ectoine and
proline for their suitability as alternative CPAs.
If new CPAs are tested, information is required
about their temperature- and concentrationdependent effect on freezing processes. Charts
known as phase diagrams, which can be created
using cryomicroscopy, are important here.
At the Institute for Multiphase Processes, other
important special cryomicoscopy systems are
available for investigating factors such as the
influence of temperature gradients or electrical
fields on the cryopreservation process. A gradient chamber system generates a linear temperature difference between two cooling chambers,
which was used to confirm that the cells enclosed in the ice survive.
These tests are carried out by the Institute for
Multiphase Processes (RG on Biothermodynamics and Biomedical Process Technology).
They are, of course, available to other REBIRTH
research groups, along with the following services:
Optimization of cryopreservation protocols
for cells and stem cells
QQ Research of damage mechanisms during
cryopreservation of cells and stem cells
QQ Vitrification research for cells and stem cells
QQ Production of open-porous structures with
parallel porosity by means of directional
solidification
QQ Freeze-drying
QQ
Further information can be found on our website
at www.imp.uni-hannover.de
Spindler R, Glasmacher B (2009):
Kryomikroskopie: Eine Methode zur
Visualisierung von Gefrierprozessen, KI KälteLuft-Klimatechnik 2009; 4: 28-31
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Mitteilungen und Meldungen | News and updates
Preisträger aus Niedersachsen
Winners from Lower Saxony
365 Orte im Land der Ideen:
REBIRTH ist „Ausgewählter Ort im
Land der Ideen“ 2010
365 locations in the Land of Ideas:
REBIRTH is a ‘Selected Landmark in
the Land of Ideas’ 2010
Camilla Krause
Der Exzellenzcluster REBIRTH gehört zu den
Preisträgern „Ausgewählter Ort der Ideen“
beim Innovationswettbewerb „365 Orte im
Land der Ideen“ 2010.
Im Rahmen des bundesweiten Wettbewerbs
werden insgesamt 365 Orte gekürt, die ihre Idee
an einem Tag im Jahr der Öffentlichkeit präsentieren. Am 1. November 2010 lädt REBIRTH zu
einem Tag der offenen Tür ein. „Wir freuen uns,
unsere Arbeit im Rahmen des Innovationswettbewerbs der Öffentlichkeit vorstellen zu können“, bemerkt Prof. Dr. Dr. h.c. Axel Haverich,
Sprecher des Exzellenzclusters.
Die Initiative wird getragen von der Bundesregierung und der Wirtschaft, vertreten durch den
Bundesverband der Deutschen Industrie (BDI)
und führende Unternehmen. Auswahlkriterien
für die unabhängige Jury sind unter anderem
Zukunftsorientierung, Einzigartigkeit und Nachhaltigkeit sowie die Verpflichtung des Projekts
zum Gemeinwohl. REBIRTH setzte sich mit seiner erfolgreichen Bewerbung gegen 2.200 Mitbewerber durch.
Seit 2006 prämieren die Initiative „Deutschland
– Land der Ideen“ und die Deutsche Bank täglich Innovationen. Schirmherr der Initiative ist
Bundespräsident Horst Köhler. Ihr Ziel ist es, ein
positives Deutschlandbild im In- und Ausland zu
vermitteln und darüber hinaus die Stärken des
Wirtschaftsstandortes Deutschland zu betonen.
Die Kernbotschaft aller Aktivitäten im Rahmen
der Standortinitiative lautet „Deutschland ist
führend durch Innovation“.
The REBIRTH Cluster of Excellence is among
the winners designated ‘Selected Landmark
of Ideas’ in Germany’s innovation competi­
tion called ‘365 Landmarks in the Land of
Ideas’ 2010.
A total of 365 locations have been selected in
this nationwide event, all of which will be hosting
a special day this year to present their ideas to
the public. REBIRTH will be holding its open day
on 1 November 2010. “We are looking forward
to being able to present our work to the public
in connection with this innovation contest,” said
Professor Axel Haverich, Coordinator of the Cluster of Excellence.
The initiative is supported by both the federal
government and industry, represented by the
Federation of German Industries (BDI) and leading companies. The selection criteria for the
independent jury include a future-oriented approach, uniqueness and long-term impact, as
well the project’s commitment to the common
good. With its successful application, REBIRTH
won out against 2,200 rivals.
Since 2006, the ‘Germany – Land of Ideas’ initiative and Deutsche Bank have been honouring
innovation on a daily basis. The initiative’s patron is Germany’s President, Horst Köhler. Its
aim is to project a positive image of Germany
both at home and abroad and, furthermore, to
showcase the country’s strengths as a location
for business and industry. The key message of all
activities under this nation-branding initiative is
‘Germany – leading through innovation’.
Foto / Photo: „Deutschland - Land der Ideen“
8 | rebirth news 01.2010
Mitteilungen und Meldungen | News and updates
Team des Niedersächsischen
GMP- Musterlabors Tissue Engineering
The team at Lower Saxony’s
showcase GMP Tissue Engineering Laboratory
GMPMusterlabor
Tissue
Engineering
A showcase
GMP lab
for tissue
engineering
Cornelia Kasper, Thomas Scheper (Institute
of Technical Chemistry, LUH, JRG Large Scale
Cultivation)
Axel Haverich, Mathias Wilhelmi (Department
of Cardiothoracic, Transplantation and
Vascular Surgery, MHH)
Nach Umbauarbeiten hat im November
2009 das komplett neu eingerichtete „Nie­
dersächsische GMP-Musterlabor Tissue En­
gineering“ seine Arbeit aufgenommen. Mit
insgesamt rund 1,6 Mio. Euro wird das Pro­
jekt in den nächsten drei Jahren von der
Stiftung Zukunfts- und Innovationsfonds
Niedersachsen gefördert.
Im Niedersächsischen GMP-Musterlabor Tissue
Engineering (GMP = Good Manufacturing Practice) werden in enger Kooperation zwischen Klinik,
Wissenschaft und Industrie für drei funktionale
Gewebe (Herzklappen, Dialyse-Shunts und Knochensegmente) beispielhaft Herstellungswege
entwickelt und schrittweise umgesetzt. Die Anforderungen der Klinik werden unter Einbeziehung neuester wissenschaftlicher Erkenntnisse
und innovativer Techniken umgesetzt und mit
der Zielsetzung der kommerziellen Umsetzung
unter Beachtung aller regulatorischer Vorgaben
(Guidelines for Advanced Therapy Medicinal
Products ATMP) verknüpft. Somit werden Standards für die dokumentierte, kontrollierte und
reproduzierbare Herstellung unter wirtschaftlichen Bedingungen gesetzt.
Das GMP-Musterlabor ist modular strukturiert.
Produktionskomponenten können flexibel kombiniert werden, um den Herstellungsbedürfnissen verschiedenster Gewebe gerecht zu werden.
Die Industriepartner (Köttermann, SartoriusStedim, Corlife) bringen dabei in der Pharmaindustrie im GMP-Bereich etablierte Komponen-
ten ein (u.a. Prozessleitsysteme, Messtechnik,
Materialien, Dokumentationssysteme), die mit
speziellen Bioreaktoren aus der Forschung zur
Herstellung der funktionalen Gewebe kombiniert werden können. Die Vorgaben zum Bau
und Betrieb dieser Gewebereaktoren unter Einhaltung der bestehenden Regulatorien werden
erarbeitet. Eine Übertragbarkeit des Musterlabors und der entwickelten Herstellungsverfahren auf GMP-zertifizierbare Produktionslabore
in Kliniknähe zur Herstellung von Produkten für
die klinische Prüfung und Anwendung soll möglich sein.
Das GMP-Musterlabor Tissue Engineering ist als
assoziierter Partner in den Transferbereich des
CrossBIT eingebunden.
Kooperationspartner
Prof. Thomas Scheper und PD Dr. Cornelia
Kasper, Institut für Technische Chemie,
Leibniz Universität Hannover (Koordination)
in Zusammenarbeit mit Prof. Peter M. Vogt,
Klinik für Plastische-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie
QQ Prof. Axel Haverich und PD Dr. Mathias Wilhelmi, Klinik für Herz-, Thorax-, Transplantations- und Gefäßchirurgie
QQ Sartorius-Stedim Biotech GmbH, Göttingen
QQ Köttermann GmbH&Co KG, Uetze/Hänigsen
QQ Corlife GbR, Hannover
QQ
Kontakt: PD Dr. Cornelia Kasper, Dr. Ulrike Böer
Foto: TCI Franke
rebirth news 01.2010 | 9
Neben Prof. Wolkers (Biomedical Process
Technology), der in diesem Rahmen über die
„Langzeitlagerung von humanen Thrombozyten“ referierte, stellten weitere renommierte
Forscher, wie Dr. Sputtek (UKE Hamburg) und
Dr. Eggers (Vita34, Leipzig) ihre Ergebnisse
auf diesem Gebiet vor. Ausführliche Informationen zu dieser Tagung finden sich unter:
www.dkv.org
Berlin: Tagung des
Deutschen Kälte- und
Klimatechnischen Vereins
Conference of the German
Society of Refrigeration and
Air Conditioning
Vom 18. bis 20. November 2009 hat in Berlin
die Jahrestagung des
Deutschen Kälte- und
Klimatechnischen
Vereins (DKV) stattgefunden, der im dritten
Jahr in Folge wieder ein von der AG Biothermodynamik organisierter und moderierter
Veranstaltungsteil Kryotechnik in Medizin
und Biologie gewidmet war. Ein Schwerpunkt
der Vorträge lag in diesem Jahr auf der Kryokonservierung von Blut- und Stammzellen.
Following renovation work, Lower Saxony’s
fully refurbished showcase GMP laboratory
for tissue engineering (Niedersächsische
GMP-Musterlabor Tissue Engineering) went
into operation in November 2009. Over the
next few years, the project will receive
around 1.6m euros from the Stiftung Zu­
kun­f ts- und Innovationsfonds Niedersach­
sen, an innovations fund.
In this GMP lab (with GMP standing for ‘good
manufacturing practice’), exemplary production
processes will – in close collaboration between
hospitals, researchers and industrial partners –
be developed and progressively implemented for
three functional tissues (cardiac valves, dialysis
shunts and bone segments). Clinical needs are to
be met by incorporating the latest scientific findings and innovative technologies, combined with
the objective of commercial use in compliance
with all regulatory requirements (Guidelines for
Advanced Therapy Medicinal Products, ATMP). In
this way, standards will be set for documented,
controlled and reproducible production under
commercial conditions.
The GMP showcase lab has a modular structure.
Production components can be flexibly combined to meet the requirements for creating a
wide range of tissues. The industrial partners
(Köttermann, Sartorius-Stedim and Corlife) will
be contributing components that are a wellestablished part of GMP in the pharmaceuticals
On 18 and 19 November 2009, the annual
conference of the German Society of Refrigeration and Air Conditioning (DKV) took place
in Berlin. For the third year in a row, part of
the event – which is devoted to cryotechnology in medicine and biology – was organized
and hosted by the JRG on Biothermodynamics. The main focus of
the presentations this
year was on the cryopreservation of blood
and stem cells. Under
this heading, Professor Wolkers (Biomedical
Process Technology) gave
a paper on ‘Long-term storage of human
thrombocytes’. Other leading researchers
in this field, including Dr A. Sputtek (UKE
Hamburg) and Dr Eggers (Vita34, Leipzig)
also shared their findings. Detailed information about this conference is available
at: www.dkv.org
industry – including process control systems,
measurement technology, materials and documentation systems – and which can be combined
with special bioreactors (as used in research) for
creating functional tissue. Specifications for constructing and operating these tissue reactors will
be prepared in compliance with existing regulatory requirements. It should be possible for the
lab and its manufacturing techniques to be reproduced in GMP-certifiable production laboratories in proximity to medical centres.
This lab facility is integrated into the transfer
activities of the CrossBIT research centre as an
associated partner
Collaborating partners
QQ
Professor Thomas Scheper and Dr Cornelia
Kasper, Institute of Technical Chemistry,
Leibniz University of Hannover (coordination) in conjunction with Professor Peter Vogt,
Department of Plastic, Hand and Reconstruction Surgery.
QQ
Professor Axel Haverich and Dr Mathias
Wilhelmi, Department of Plastic, Hand and
Reconstruction Surgery
QQ
Sartorius-Stedim Biotech GmbH, Göttingen
QQ
Köttermann GmbH&Co KG, Uetze/Hänigsen
QQ
Corlife GbR, Hannover
Contact: PD Dr. Cornelia Kasper, Dr. Ulrike Böer
DFG-Preis an Prof. Klein
DFG Award for Professor Klein
Professor Dr. Christoph Klein erhält den
mit 2,5 Millionen Euro dotierten LeibnizForschungsförderpreis für die Verbindung
von Grundlagenforschung mit klinischer
Praxis auf höchstem Niveau. Professor
Dr. Christoph Klein sucht nach den genetischen Ursachen für seltene Kinderkrankheiten. Doch damit nicht genug, er forscht
auch nach einer wirksamen Therapie. Jetzt
hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft
(DFG) ihm den Förderpreis im Gottfried
Wilhelm Leibniz-Programm zuerkannt, den
renommiertesten Wissenschaftspreis in
Deutschland, eine auch weltweit hoch angesehene wissenschaftliche Auszeichnung.
Gemeinsam mit neun weiteren Wissenschaftlern erhielt der Direktor der MHHKlinik für Kinderheilkunde, Pädiatrische
Hämatologie und Onkologie am 15. März
2010 in Berlin die renommierte Auszeichnung. „Christoph Klein verbindet medizinische Grundlagenforschung und klinische Praxis auf höchstem Niveau, was in
Deutschland immer noch eher selten ist“,
heißt es in der Begründung. Zusammen
mit seinem Team hat er auf der Grundlage
genetischer Analysen verschiedene Gendefekte identifiziert, die schwere, oft tödliche
und zumeist sehr seltene Erkrankungen
des Immunsystems auslösen.
„
Wir bauen Brücken zwischen
Klinik und Forschung
Building bridges between
clinical practice and research
“
Professor Christoph Klein has received the
2.5 million euro Leibniz research endowment award for his work combining fundamental research with clinical practice
at the highest level. Not only is Professor
Klein seeking the genetic causes of rare
childhood diseases: he is also researching to find an effective therapy. Now the
German Research Foundation (DFG) has
honoured him with the Gottfried Wilhelm
Leibniz Prize, the most prestigious science
award in Germany, which is highly regarded internationally as well.
Together with nine other scientists, the
Director of the Department of Paediatric
Haematology and Oncology at Hannover
Medical School (MHH) was presented
with the renowned award in Berlin on 15
March 2010. Commenting on its decision,
the jury stated, “Christoph Klein combines
fundamental medical research and clinical
practice at the highest level, which – still
– is not often the case in Germany.” With
his team, he has used genetic analysis to
identify different gene defects that trigger
severe, often fatal and generally very rare
disorders of the immune system.
10 | rebirth news 01.2010
Mitteilungen und Meldungen | News and updates
Forschergruppe Xenotransplantation
erhält weitere Förderung durch die DFG
TransRegio Research Group on Xenotransplantation
gets additional funding from DFG
Heiner Niemann (Institute of Farm Animal Genetics, Mariensee, Friedrich-Loeffler-Institute, JRG Reprogramming)
Die Xenotransplantation, d.h. die Übertragung
von Organen zwischen verschiedenen Spezies,
insbesondere aus dem Schwein in Patienten mit
terminalem Organversagen, wird nach wie vor
als die einzig wirksame Therapie angesehen,
um den vorherrschenden Organmangel zu beheben.
Das Schwein ist aus verschiedenen Gründen die
bevorzugte Spenderspezies. Um eine längerfristige Akzeptanz porciner Organe im Patienten
zu gewährleisten, ist eine dauerhafte Unterdrückung der verschiedenen Abstoßungsreaktionen notwendig. Durch die Verfügbarkeit des
somatischen Klonens ist es seit einigen Jahren
erstmals möglich, auch im Großtier Gene gezielt
auszuschalten und Schweine mit mehreren genetischen Veränderungen (sog. multi-transgene
Schweine) zu erzeugen.
Um die Xenotransplantation wissenschaftlich
bis hin zu einem präklinischen Stadium weiter zu
entwickeln, wird seit einigen Jahren die Transregio-Forschergruppe Xenotransplantation durch
die DFG gefördert. Die DFG hatte nun nach insgesamt 6-jähriger Förderung die Möglichkeit auf
eine weitere 2-jährige Förderung eröffnet. Das
Forschungskonsortium, das aus Arbeitsgruppen
in Hannover-Mariensee, München, Berlin (RobertKoch-Institut) und aus dem Paul-Ehrlich-Institut
in Langen besteht, ist deshalb Anfang Januar in
München durch ein internationales Gutachtergremium evaluiert worden. Die Empfehlungen
der Gutachtergruppe sind positiv ausgefallen,
so dass zwei weitere Jahre eine DFG-Förderung
zur Verfügung stehen wird. In diesen zwei Jahren
soll versucht werden, die Eignung von Organen
Facharbeiten von Schülerinnen
und Schülern der St. UrsulaSchule Hannover am MPI
Hannover school pupils get
help with coursework projects
at the Institute of Multiphase
Processe
Nicola Hofmann (JRG Biothermodynamics)
aus multi-transgenen Tieren im Hinblick auf ein
Langzeitüberleben im Primatenmodell (Cynomolgus, Pavian) zu untersuchen.
In Hannover und Mariensee sind an der Forschergruppe die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. M.
Winkler, Klinik für Abdominal- und Transplantationschirurgie, von Prof. R. Schwinzer aus dem
Transplantationslabor und Prof. Dr. H. Niemann
vom Institut für Nutztiergenetik (FLI) in Mariensee beteiligt. Dabei spielen insbesondere die
an der MHH vorhandene Expertise des ex-vivoPerfusionskreislaufs für isolierte Organe und
die Verfügbarkeit geeigneter in-vitro Tests zur
Prüfung der Funktionalität von Transgenen im
Schwein eine wichtige Rolle, während in Mariensee transgene Schweine produziert und charakterisiert werden können. Das deutsche Konsortium erscheint zurzeit mit seinen Ergebnissen
auch im internationalen Vergleich als führend.
For almost six years now, over two three-year
funding periods, the German Research Foundation (DFG) has supported the TransRegio
Research Group on Xenotransplantation. The
goal of this research consortium is to advance
xenotransplantation to preclinical level. The DFG
has now opened up the possibility of an additional two years’ funding. In January 2010, the
new research plans of the consortium – which
includes research groups from Hannover Medical School (MHH) and Mariensee, the LMU in Munich, the Robert Koch Institute in Berlin and the
Paul Ehrlich Institute in Langen – was evaluated
by an international review board in Munich. The
reviewers were very positive and recommended
another two years’ funding, during which time
organs from multi-transgenic pigs will be investigated with regard to long-term survival in
non-human primates (baboons and cynomolgus
monkeys).
Xenotransplantation, i.e. the transplantation of
organs between different species (specifically
from pigs to humans), holds great promise as
a therapy for overcoming the growing shortage
of human organs. The pig is the preferred donor
species for several reasons, including similarities in anatomy and physiology and the possibility of keeping the animals under strict hygienic
conditions. Achieving long-term survival of porcine organs in patients requires the permanent
suppression of the different rejection responses.
Since the availability of somatic cloning, it has
for the first time become possible to delete a
specific gene in a large domesticated animal and
to produce pigs with several genetic modifications (multi-transgenic pigs).
In Hannover and Mariensee, the following groups
are members of this research consortium: Professor Michael Winkler of the Clinic for Abdominal
and Transplantation Surgery, Professor Reinhard
Schwinzer of the transplantation laboratory,
and Professor Heiner Niemann of the Institute of
Farm Animal Genetics in Mariensee. The groups
bring together unique expertise for xenotransplantation research: the ex vivo perfusion circuit for isolated organs, specific in vitro tests
for assessing the functionality of transgenes in
pigs, and the production and characterization
of multi-transgenic pigs. Results obtained during the past two funding periods have made the
German consortium a world leader in this area
of research
Vom 21. Oktober bis 16. Dezember 2009 wurden 6 Schülerinnen und Schüler im Rahmen
ihrer Facharbeit zu unterschiedlichen Themen
am Institut für Mehrphasenprozesse an der
LUH betreut. In der AG Biothermodynamik
wurden an Frierschutzmitteln Viskositäts- und
Kontaktwinkelmessungen zur genaueren Charakterisierung der Gefrierschutzeigenschaften
durchgeführt. Außerdem wurden die Schülerinnen und Schüler von wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts im
Bereich des Tissue Engineering in den Themen-
feldern Elektrospinning und einer Gradientenkammer angeleitet.
From 21 October to 16 December 2009, six pupils from the Hannover’s St. Ursula-Schule had
their research work on various topics supervised at the Institute for Multiphase Processes,
Leibniz University of Hannover. The JRG on
Biothermodynamics took viscosity and contact
angle measurements on cryoprotective agents
in order to more precisely characterize antifreezing properties. Members of the research
rebirth news 01.2010 | 11
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Deutsche Krebshilfe
fördert SMART-DC-Team
German Cancer Aid
promots SMART-DC-Team
Renata Stripecke (RG Lymphatic Cell Therapy)
Für die Generierung effizienterer Vakzine
auf Basis von dendritischen Zellen (DC) sind
neue Methoden nötig, zumal bisherige Ver­
suche der Aktivierung des Immunsystems
durch Vakzinierungen mit DCs bei Erkran­
kungen wie z.B. malignen Tumoren eher
enttäuschend waren.
Prof. Dr. Renata Stripecke (RG Lymphatic Cell
Therapy, Abt. Hämatologie, MHH) und Prof. Dr.
Ralf Gutzmer (Abt. Dermatologie, MHH) erhielten
kürzlich eine Förderung der Deutschen Krebshilfe e.V. (German Cancer Aid) für ein präklinisches
Forschungsprojekt mit dem Titel: “Pre-clinical
Evaluation of Self-Differentiated and Self-Eliminated Dendritic Cells for Combined Melanoma
Immunotherapy and Cytotoxicity against Melanoma”.
Das Projekt ist ausgerichtet auf die Entwicklung von Monozyten, die ausgestattet mit
lentiviralen Vektoren zu “Self-differentiated
Myeloid-derived Antigen-presenting-cells Reactive Against Tumors” (“SMART-DCs”) differenzieren. Das maligne Melanom eignet sich als
Modell-Erkrankung, da es als hoch immunogen
gilt und Antigenstrukturen bei diesem Tumor
ausführlich beschrieben sind. Zudem besteht
beim malignen Melanom ein klarer Bedarf nach
neuen therapeutischen Optionen, da die kurative Behandlung in den meisten Fällen auf die
Operation des Primärtumors im Frühstadium
limitiert ist.
Das gut etablierte Hauttumor-Zentrum der MHH,
bei welchem viele Melanompatienten vorstellig
werden, ist zudem sehr erfahren im Umgang
groups on Bioprocess Technology and Biofluid
Mechanics provided guidance on aspects of tissue engineering, specifically electrospinning and
gradient chambers.
Abb. 1/Fig. 1) Arbeitsplatz am Rheometer /
Workstation for rheometer
Abb. 2/Fig. 2) Kontaktwinkelmessung
an Frierschutzmitteln /
Contact angle measurements on antifreezes
The “SMART-DC” team:
Sandra Kuhs,
Ralf Gutzmer,
Renata Stripecke
and Mudita Pincha.
mit klinischen Studien beim Melanom. In dem
für drei Jahre geförderten Projekt soll diese
neue Technologie schrittweise für zukünftige
klinische Umsetzungen getestet werden. In Zukunft soll diese gen- und immuntherapeutische
Methode auch bei einer Vielzahl von anderen
Tumorerkrankungen Anwendung finden.
Für die Durchführung des Projektes sind Sandra
Kuhs (post-doc) and Mudita Pincha (pre-doc) zuständig. Es erfolgt in Zusammenarbeit mit Prof.
Christopher Baum (MHH, REBIRTH), Prof. Rainer
Blasczyk (MHH, REBIRTH), Prof. Thomas Wölfel
(Universität Mainz), PD Annette Paschen (Univ.
ersität Essen) and Prof. Farzin Farzaneh (Kings
College, London) und wird von der Deutschen
Krebshilfe e.V. mit 322.000 Euro gefördert.
New approaches to facilitating the production
of more efficacious dendritic cell vaccines are
certainly needed for the regeneration of the
immune system in immune-debilitating dis­
eases such as cancer.
Professor Renata Stripecke (Haematology) and
Professor Ralf Gutzmer (Dermatology) have recently obtained funding from Deutsche Krebshilfe
e.V. (German Cancer Aid) to conduct a pre-clinical research project entitled ‘Pre-clinical Evaluation of Self-differentiated and Self-Eliminated
Dendritic Cells for Combined Melanoma Immunotherapy and Cytotoxicity against Melanoma’.
This project focuses on the development of
monocytes engineered with lentiviral vectors to
differentiate into ‘Self-differentiated Myeloid-derived Antigen-presenting Cells Reactive Against
Tumours’ (‘SMART-DCs’). Melanoma is a target
disease since it is a well-known immunogenic
tumour, with a clear need for new therapeutic
options. The three-year project proposes stepby-step testing of this new technology for future
clinical translation.
Hannover Medical School (MHH) has a very wellestablished Skin Cancer Center which treats
large numbers of melanoma patients and has
extensive experience of clinical trials on melanoma. This gene and immunotherapeutic approach
is expected to have broad application to other
types of cancer. Sandra Kuhs (post-doc) and Mudita Pincha (pre-doc) are in charge of the project,
which will be run in collaboration with Professor Christopher Baum (MHH, REBIRTH), Professor Rainer Blasczyk (MHH, REBIRTH), Professor
Thomas Wölfel (Mainz University), PD Annette
Paschen (Essen University) and Professor Farzin
Farzaneh (Kings College, London). The Deutsche
Krebshilfe charity is funding this project to the
tune of around 322,000 euros.
12 | rebirth news 01.2010
Mitteilungen und Meldungen | News and updates
die deutschen Delegierten ergab sich die Möglichkeit, das „National Center for Biological Sciences (NCBS)“, eines der besten indischen Institute der biologischen Grundlagenforschung,
zu besuchen. Durch ein neues Indian Stem Cell
Institute (InStem) auf dem Campus des NCBS
sollen künftig landesweit alle Stammzellaktivitäten koordiniert werden. Mit einem aus Amerika „re-importierten“ Dekan stehen für dieses
Institut wie auch für zahlreiche andere in Indien
die Weichen auf Wachstum und internationale
Kooperation. Bei den klinischen Aktivitäten sollen die geplanten und teils schon begonnenen
klinischen Studien des Manipal Institute for Regenerative Medicine und der Firma Stempeutics
zur Wirksamkeit von mesenchymalen Stammzellen bei akutem Herzinfarkt und anderen Indikationen erwähnt werden.
As part of a visit, funded by Germany’s Federal
Ministry of Education and Research (BMBF), by a
delegation from the Regenerative Medicine Initiative Germany (RMIG), the inaugural Indo-German Forum on Regenerative Medicine was held
at the BioAsia 2010 event in Hyderabad. Among
those attending from Germany were scientists
from several universities, administrative representatives of the German Research Foundation’s
(DFG) research centres in Leipzig and Berlin, and
experts from the centres for clinical studies in
Berlin and Rostock. After papers were given by
German and Indian researchers, there were intensive discussions about possible future collaboration on regenerative medicine and stem cell
research. During these talks it became clear that
there are, at both the legal and ethical level, still
many areas of difference between the two countries that hamper transnational clinical studies
with cells and stem cells. The Indian participants
were clearly keen to promote bilateral exchange
for students and scientists at all career levels,
especially in fundamental research. The internationally renowned Professor Balasubramanian
of the L.V. Prasad Eye Institute pointed out that,
despite considerable efforts on the funding
front, fundamental research in the field of stem
cell research is not yet internationally competitive. Major differences in quality also became
evident during the numerous visits to institutes
and hospitals in Bangalore und Hyderabad. The
German delegates were given the opportunity to
visit the National Center for Biological Sciences
(NCBS), one of the top Indian institutes involved
in foundational biological research. Nationwide,
all stem cell activities are in the future to be coordinated by a new Indian stem cell institute (InStem) on the NCBS campus. This centre, whose
dean is ‘reimported’ from America, is (like many
others in India) geared towards growth and international collaboration. Among the clinical activities worthy of mention are the clinical studies
involving the Manipal Institute for Regenerative
Medicine und the Indian company Stempeutics
– some still in planning, others already underway – to investigate the efficacy of mesenchymal
stem cell therapy for acute myocardial infarction
and other indications.
Für deutsche Wissenschaftler, die eine wissenschaftliche oder klinische Kooperation mit
Partnern aus Indien anstreben, dürfte ein Kontakt mit dem Büro der Deutschen Forschungsgemeinschaft in New Delhi hilfreich sein. Wie
Direktor Dr. Fischer ([email protected]) auf
dem Bio-Asia Forum mitteilte, wird augenblicklich das DFG-India Office zu einem „German
House of Science“ ausgebaut. Auch das BMBF
wird im Laufe des Jahres eine neue Ausschreibung zur Forschungsförderung mit Indien veröffentlichen. Informationen dazu sowie zu weiteren Ausschreibungen und Indien-Aktivitäten
erhalten Sie über die RMIG-Koordinationsstelle
in Berlin (www.rmig.org).
For German scientists seeking to enter into
research-based or clinical collaboration with
partners from India, contact with the DFG’s office in New Delhi ought to be beneficial. The
DFG India Office is, as its director Dr Thorsten
Fischer ([email protected]) announced at
the Bio-Asia Forum, currently being expanded
into a ‘German House of Science’. And, during
the year, the BMBF is to announce a new tender
aimed at promoting research with India. Information on this, as well as on other tender rounds
and India-related activities, is available from
the RMIG’s coordinating centre in Berlin (www.
rmig.org).
Hinduistischer Tempel in Mysore
Hindu Temple in Mysore
Regenerative Medizin und
Stammzellforschung in Indien
Regenerative medicine and
stem cell research in India
Michael Ott (JRG Hepatic Cell Therapy, MHH)
Im Rahmen einer vom Bundesministerium für
Bildung und Forschung (BMBF) geförderten
Delegationsreise der „Regenerative Medicine
Initiative Germany“ (RMIG) wurde am 5. Februar 2010 das erste Indisch-Deutsche Forum zur
Regenerativen Medizin im Rahmen der „BioAsia
2010“ Messe in Hyderabad veranstaltet. Auf
deutscher Seite nahmen Wissenschaftler mehrerer Universitäten, administrative Vertreter
der DFG-Forschungszentren Leipzig und Berlin
sowie Experten der klinischen Studienzentren
Berlin und Rostock teil. Nach Vorträgen deutscher und indischer Wissenschaftler wurde eine
intensive Diskussion über mögliche künftige
Kooperationen im Bereich der „Regenerativen
Medizin“ und Stammzellforschung geführt. In
den Gesprächen wurde offensichtlich, dass es
auf gesetzlicher und ethischer Ebene noch zahlreiche Inkongruenzen gibt, die transnationale
klinische Studien mit Zellen und Stammzellen
erschweren. Deutlich wurde der Wunsch der indischen Teilnehmer vernommen, den bilateralen
Austausch von Studenten und Wissenschaftlern
auf allen Ebenen der Karriere insbesondere
in der Grundlagenforschung zu fördern. Der
weltweit anerkannte Professor Balasubramanian vom L.V. Prasad Eye Institut in Hyderabad
wies darauf hin, dass trotz großer finanzieller
Anstrengungen die Grundlagenforschung im
Bereich der Stammzellforschung international
noch nicht wettbewerbsfähig ist. Bei den zahlreichen Besuchen von Instituten und Kliniken
in Bangalore und Hyderabad wurden zudem
große Qualitätsunterschiede offensichtlich. Für
rebirth news 01.2010 | 13
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„Combined Meeting 2009“: Europaweit größter
Kongress zu Zell- und Gentherapie in Hannover
Combined Meeting 2009: Hannover hosts Europe’s
largest cell and gene therapy conference
Camilla Krause
Vom 20. bis 25. November 2009 fand erstmals
eine gemeinsame Jahrestagung der European
Society of Gene and Cell Therapy (ESGCT), der
Deutschen Gesellschaft für Stammzellforschung
(GSZ), der Deutschen Gesellschaft für Gentherapie (DGGT) und der International Society for
Cellular Therapy (ISCT) statt. Auf dem europaweit größten Kongress zu Zell- und Gentherapie
erörterten 855 Wissenschaftler und Mediziner
aus 48 Ländern die neuesten Erkenntnisse aus
der Forschung.
Die Tagung im Convention Center auf dem Messegelände in Hannover war ein großer Erfolg.
In insgesamt 230 erstklassigen Vorträgen sowie auf 350 Postern stellten Wissenschaftler
aus aller Welt ihre Forschungsergebnisse aus
den Themenschwerpunkten Gentherapie, Zelltherapie, Stammzellbiologie und regenerative
Medizin vor. Das vielfältige interdisziplinäre
Themenspektrum reichte von der Grundlagenforschung über klinische Anwendungen bis zur
Produktentwicklung und Vermarktung. Die zahlreichen wissenschaftlichen Beiträge verdeutlichten die enge Verknüpfung von neuartigen
Technologien des Gentransfers beziehungsweise der Gentherapie mit der Stammzellforschung
und regenerativen Therapien.
Initiiert wurde die Tagung durch Professor Dr.
Ulrich Martin (LEBAO) und Professor Dr. Christopher Baum (Experimentelle Hämatologie). Sie
richteten den Kongress im Auftrag der vier Gesellschaften und mit Unterstützung durch den
Exzellenzcluster REBIRTH in Hannover aus.
Neben der finanziellen Unterstützung beteiligte
sich REBIRTH auch inhaltlich mit der Sitzung
„Tissue Engineering“ und einer eigenen Postersession an der Konferenz. Für REBIRTH war es die
erste internationale Konferenz seit Beginn der
Förderperiode. „Durch die Mitorganisation des
internationalen Kongresses seitens REBIRTH –
zur Halbzeit der Förderperiode – konnten wir
unsere Forschungsaktivitäten gegenüber einem
breiten Publikum gut darstellen. Die Teilnehmer
haben uns bestätigt, dass unsere Forschungsaktivitäten zunehmend stärker wahrgenommen
werden“, so der REBIRTH Business Manager
Tilman Fabian.
Organisatoren des Combined Meeting
Combined Meeting´s Organizers
The inaugural Combined Meeting of the European Society of Gene and Cell Therapy (ESGCT),
the German Society for Stem Cell Research
(GSZ), the German Society of Gene Therapy
(DG-GT) and the International Society for Cellular Therapy (ISCT) was held in Hannover from
20-25 November 2009. A total of 855 scientists
and physicians from 48 countries discussed the
latest research findings at Europe’s largest cell
and gene therapy conference.
The conference, held at the Convention Center on
Hannover’s trade fair grounds, was a huge success. Scientists from all over the world shared
their research findings, giving around 230 excellent papers and presenting 350 posters focusing
on gene therapy, cell therapy, stem cell biology
and regenerative medicine. The diverse interdisciplinary topics ranged from fundamental
research to clinical applications and product development, as well as marketing. The numerous
scientific contributions illustrated how closely
new technologies involved in gene transfer and
gene therapy are intertwined with stem cell research and regenerative therapy.
The event was initiated by Professor Ulrich Martin (LEBAO) and Professor Christopher Baum
(Experimental Haematology). They organised
the conference in Hannover on behalf of the four
societies – assisted by the REBIRTH Cluster of
Excellence.
As well as providing financial support, REBIRTH
organised the session on tissue engineering and
held a poster session of its own. It was the first
international conference for REBIRTH since funding began in 2007. “REBIRTH’s assisting with the
organisation of this international convention at
the halfway point in the funding period enabled
us to present our research activities to a wide audience. The participants assured us that they are
more aware of our research activities now,” said
REBIRTH’s Business Manager Tilman Fabian.
Afternoon Tea | Afternoon Tea
Jeden 1. Freitag eines Monats laden wir
herzlich ein zum Afternoon Tea. Das nächste Treffen wird stattfinden am Freitag, 7. Mai
2010, von 13.30 - 14.30 Uhr im Aufenthaltsraum 6060 des K11-HBZ, Ebene 02.
You are warmly invited to join us at our
monthly Afternoon Tea sessions held on the
first Friday of the month. The next session is
on Friday, 7 May 2010 from 1.30 - 2.30 p.m.,
common room 6060, K11-HBZ, level 02.
14 | rebirth news 01.2010
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Stammzellforschung und Tissue
Engineering:
Schüler stellen Fragen
Stem cell research and tissue
engineering:
question-time for pupils
Camilla Krause
Am 17. Februar 2010 kamen 20 Schüler des
fächerübergreifenden Seminarfachs Bio­
technologie der dreizehnten Klasse des
Theodor-Heuss-Gymnasiums (THG) aus
Wolfsburg zu einer Fragestunde an die Me­
dizinische Hochschule Hannover.
On 17 February 2010, twenty year-13 pupils
from Wolfsburg’s Theodor-Heuss-Gymnasi­
um (THG) who are taking Biotechnology as
an interdisciplinary special subject visited
Hannover Medical School (MHH) for a ques­
tion-and answer session.
Die Schüler hatten sich in einer Facharbeit – die
Teil des Seminarfachs ist – mit den Themen
Stammzellforschung und Tissue Engineering beschäftigt. „In dem Seminar traten viele Fragen
auf, die Experten viel besser beantworten können als ich“, sagte Franziska Schauerhammer,
Lehrerin am THG, Wolfsburg.
They had explored the topics of stem cell research and tissue engineering in their coursework. “The pupils had many questions in class
which experts are better qualified to answer
than me,” said Franziska Schauerhauer, teacher
at the THG.
In der Fragestunde konnten die Schüler die Fragen – zu embryonalen Stammzellen, Dolly und
vielem mehr – nun direkt an Dr. Tobias Cantz
und Dr. Cornelia Kasper richten. Von Dr. Frank
Stahl, Koordinator des Studiengangs Life Science, erhielten die Schüler zahlreiche Tipps für
den Studienbeginn. Der Kontakt zu Dr. Kasper
entstand durch eine Lehrerfortbildung, die einmal im Jahr von der Curie.AG in der organischen
Chemie durchgeführt wird.
At this information session the students were
able to direct their questions – about embryonic
stem cells, Dolly and much more – straight to
Dr Tobias Cantz and Dr Cornelia Kasper. Dr Frank
Stahl, coordinator of the Bachelor programme
in Life Science, gave some good advice for the
studies enrolment process. The contact with
Dr Kasper came about during in–service training courses organized by the Curie.AG educational initiative at the Department of Organic
Chemistry.
CAT – keine großgeschriebene Katze, sondern ein neues
Komitee der EMEA
CAT – not a furry friend,
but a new EMEA committee
Mit der Einführung einer neuen Europäischen
Regulierung für Advanced Therapy Medicinal
Products (ATMPs) wurde an der European Medicines Agency (EMEA) in London ein wissenschaftlich dominiertes Committee for Advanced
Therapies (CAT) etabliert. Das CAT versammelt
ausgewiesene Europäische Experten, um die
Qualität, Effizienz und Sicherheit von ATMPs
gemäß regulatorischer Standards und aktueller
wissenschaftlicher Entwicklungen zu analysieren. Das CAT unterfüttert somit die wissenschaftlichen Stellungnahmen des EMEA-Committee
for Medicinal Products for Human Use (CHMP)
zu ATMPs. Als ATMPs gelten Gentherapie-Medizinprodukte, somatische Zelltherapieprodukte
und Produkte des Tissue-Engineerings.
With the introduction of the new European regulation on Advanced Therapy Medicinal Products
(ATMPs), a largely scientific Committee for Advanced Therapies (CAT) has been established at
the London-based European Medicines Agency.
The CAT brings together distinguished European
experts to analyse the quality, safety and efficacy of ATMPs in terms of their compliance with
regulatory standards, and to follow the latest
scientific developments in the field. By preparing draft opinions on the quality, safety and
efficacy of these products, the CAT informs the
final scientific opinion concerning ATMPs that is
adopted by the EMEA’s Committee for Medicinal
Products for Human Use (CHMP). Products classified as ATMPs include gene therapy medicinal
products, somatic cell therapy products and tissue engineering products.
Impressum/Imprint
Heft 1, März 2010
Herausgeber
Exzellenzcluster REBIRTH
Carl-Neuberg-Straße 1
30625 Hannover
Tel.: 0511/532-5201
Fax: 0511/532-5205
www.rebirth-hannover.de
Konzept, Entwurf, Redaktion
Yvonne Stöber, Tilman Fabian (V.i.S.d.P.)
E-Mail: [email protected]
Gestaltung: D. Kleimenhagen, Designer AGD
Zur besseren Lesbarkeit wird bei Berufs- und ähnlichen Bezeichnungen überwiegend die männliche
Form verwendet. Wir bitten um Ihr Verständnis.
Alle Beiträge sind urheberrechtlich geschützt.
Die Reproduktion – ganz oder in Teilen – durch
Nachdruck, fototechnische Vervielfältigung auf
Datenträger sowie die Aufnahme in OnlineDienste sämtlicher Inhalte bedarf der vorherigen
schriftlichen Genehmigung des Herausgebers.
Für Aufnahme in den REBIRTH-Verteiler bitten
wir um eine E-Mail an / subscribtion via email to:
[email protected]
10.7. - 14.7.2010 - 3rd International Congress on Stem Cells and Tissue Formation
Veranstaltungsankündigungen | 15
This congress is organized every second year by the Dresden stem cell community, which
includes the DFG-Research Center for Regenerative Therapies Dresden (CRTD) www.crt-
21.07. – 26.08.2010 | Hannover (D)
dresden.de and the Collaborative Research Center (SFB 655) "Cells into Tissues".
Sialoglyco 2010
Sialoglyco 2010
For further information please take a look at www.stemcellcongress-dresden.org
Das
Sialoglyco-Programm 2010 fasst
alle Aspekte der (Poly)
Sialoglycochemie und
–biologie zusammen.
10.07. - 14.07.2010 | Dresden (D)
International anerkannte Experten werden mit
das Gemeinschaftliche Forschungszentrum
3. Internationaler Kongress
21.7. – 26.8. 2010 – Sialoglyco 2010
Jungwissenschaftlern
(SFB 655) „Cells into Tissues“. Weitere Inforfür Stammzellen und
zusammenkommen, um eine lebhafte und anremationen finden Sie auf www.stemcellcongressThe
program
of Sialoglyco 2010
dedicated
to address
all aspects of
gende
Diskussionsrunde
zu isführen.
Fühlen
Sie and integrate
Gewebeformung
dresden.org.
(poly)sialoglycochemistry
andden
-biology.
Internationally
sich eingeladen, aktiv an
Gesprächen
teil- recognized experts will meet with
3rd
International
Congress
zunehmen
undtosich
sowohl
an der
junior
scientists
establish
a vivid
andwissenschaftstimulating discussion platform. Please feel cordially
This congress is organized on a biannual basis
lich inspirierenden
Atmosphäre
Konferenz
Cells inspiring
and Tissue
invited
to actively participate
in fruitfulder
discussions
and enjoyon
bothStem
the scientifically
by the Dresden stem cell community, which inals auch an
derconference
Umgebung
einzigartigen
atmosphere
of the
andeiner
the delightful
environmentFormation
of a truly European city. The
cludes the DFG Research Centre for Regenerative
deutschen Stadt zu erfreuen. Die diesjährige
Therapies Dresden (CRTD) www.crt-dresden.de
Conference is organised by Prof. Gerardy-Schahn (Local Organizer) and Dr. Schwinzer
Konferenz wird von Frau Prof. Gerardy-Schahn
and the ‘Cells into Tissues’ Collaborative Re(Congress Secretary) from the Hannover Medical School (Institute
for Cellular
Chemistry).
Der
Kongress
wird
alle
zwei
Jahre
von
der
Dresdund Frau Dr. Schwinzer der Medizinischen Hochsearch Centre (SFB 655). For further information,
For further information, please take a look at www.sialoglyco2010.org.
ner
Stammzellen-Gemeinschaft
organisiert.
schule Hannover (Institut für Zelluläre Chemie)
please take a look at www.stemcellcongressDiese
umfasst
das
DFG-Forschungszentrum
für
organisiert. Weitere Informationen finden Sie
Regenerative
Therapien
Dresden
(CRTD)
und
dresden.org.
auf www.sialoglyco2010.org.
The Sialoglyco 2010 programme aims to address
and integrate all aspects of the chemistry and
biology of (poly)sialoglycoproteins. Internationally recognized experts will meet with junior
scientists to create a platform for lively discussion. You are invited to actively participate in
this productive exchange of ideas, and enjoy
the scientifically stimulating atmosphere of the
conference against the appealing backdrop of a
truly European city. The Conference is organised
by Professor Gerardy-Schahn (Local Organizer)
and Dr Schwinzer (Congress Secretary) from
Hannover Medical School’s Institute of Cellular
Chemistry. For further information, please take
a look at www.sialoglyco2010.org.
29.06. - 01.07.2010 | Engelberg (CH)
LZH-Nanopartikel auf dem
Vormarsch: Internationale
Konferenz ANGEL 2010
LZH nanoparticles on the rise:
international conference ANGEL
2010
Um die Forschungsergebnisse im Bereich hochreiner Nanopartikel gebündelt darzustellen,
findet in diesem Jahr erstmals die internationale
Konferenz ANGEL 2010 vom 29. Juni bis 1. Juli
2010 in Engelberg (Schweiz) statt. ANGEL 2010
steht für „Laser Ablation and Nanoparticle Generation in Liquids“. Thema ist die Erzeugung
hochreiner Nanopartikel aus beliebigen Feststoffen in Flüssigkeiten. Die Konferenz wird zusammen mit der European Optical Society (EOS)
vom Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) und der
Universität Tokio organisiert. Koordiniert wird
das Programm von Dr. Stephan Barcikowski
vom LZH (Leiter der REBIRTH-JRG Nanoparticles)
und Prof. Fumitaka Mafune von der Universität
Tokio. “Wir sind sehr aktiv in diesem Bereich”,
sagt Dr. Barcikowski. “Hochreine Nanopartikel
haben einen hohen Stellenwert am LZH.”
Weitere Informationen finden Sie auf
http://www.myeos.org/angel2010
Hochreine Nanopartikel, die in einer Flüssigkeit generiert werden, können in einem medizinischen
Implantat einen antibakteriellen Effekt entfalten.
Ultrapure nanoparticles which are generated in liquids have an actibacterial effect in a medical
implant. (Photo: Kris Finn)
In order to bring together research findings in
the field of ultrapure nanoparticles, an inaugural
international conference is being held this year:
ANGEL 2010 will be taking place in Engelberg
(Switzerland) from 29 June to 1 July 2010. ‘ANGEL’ stands for ‘Laser Ablation and Nanoparticle
Generation in Liquids’, and the main topic under
discussion is the generation of ultrapure nanoparticles from solids immersed in fluids. The
conference is being organized by the European
Optical Society (EOS) in partnership with the
Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) and the University of Tokyo. The event’s programme is being coordinated by LZH’s Dr Stephan Barcikowski
(who heads the REBIRTH JRG on Nanoparticles)
and Professor Fumitaka Mafuné of the University of Tokyo. “We are very active in this field,”
says Barcikowski. “Ultrapure nanoparticles are
a high-priority area of interest at LZH.”
For further information, please take a look at
http://www.myeos.org/angel2010.
16 | rebirth news 01.2010
Service | Services
Der steinige Weg zur Knockout-Ratte
Creating the knockout rat: a long, hard road
Nils-Holger Zschemisch, Emily Northrup (SU Embryonic Stem Cells)
Die Inaktivierung eines spezifischen Gens
in der Maus durch Manipulation embryona­
ler Stammzellen ist in den letzten 20 Jahren
zu einem Standardverfahren geworden und
hat die biomedizinische Forschung revoluti­
oniert. Mario Capecchi, Oliver Smithies und
Martin Evans haben 2007 für ihre bahnbre­
chenden Arbeiten zur Etablierung von
Knockout-Mäusen den Nobelpreis erhalten.
Eine ähnliche Erfolgsgeschichte blieb den
Bemühungen zur Gen-Deletion in der Ratte
als wichtigem Modelorganismus trotz jahr­
zehntelanger Forschungsarbeit bisher ver­
sagt. Erst im Dezember 2008 haben die For­
scher um Austin Smith in Cambridge den
Durchbruch in der Kultivierung pluripoten­
ter, embryonaler Stammzellen aus der Rat­
te publiziert.
Statt durch eine Kombination verschiedener
Wachstumsfaktoren die Ratten-ES-Zellen pluripotent und teilungsaktiv zu halten, haben
Smith und seine Kollegen dieses Ziel durch
die Blockade der MEK/ERK- und des GSK3Signaltransduktionsweges durch den Einsatz
von zwei chemischen Inhibitoren im 2i Medium
erreicht. Wir haben dieses System an den von
uns favorisierten Rattenstamm WKY/Ztm adaptiert. Kultiviert in 2i Medium auf mitotisch
inaktivierten Ratten-Tumorfibroblasten ist es
uns gelungen, mehrere ES-Zelllinien beiderlei
Geschlechts zu generieren, die die Pluripotenzmarker Oct4, SSEA-3 und Nanog sowie auch
alkalische Phosphatase exprimieren. Die weiblichen ES-Zelllinien erweisen sich dabei als deutlich resistenter gegen Differenzierungsreize und
zeigten eine höhere Proliferationsrate als die
männlichen ES-Zellen.
Nach Injektion sowohl von männlichen als auch
von weiblichen ES-Zellen in Blastozysten wurden chimäre Ratten geboren, die die Integrationsfähigkeit der von uns erzeugten ES-Zellen in
den Embryo belegen. Da durch Rückkreuzung
dieser Chimären mit WKY/Ztm-Tieren weiße
Nachkommen geboren wurden, ist die Keimbahntransmission somit einwandfrei nachgewiesen worden. Wir arbeiten zurzeit an der
homologen Rekombination in Ratten-ES-Zellen
als nächsten wichtigen Schritt auf dem Weg zur
Knockout-Ratte. Parallel dazu etablieren wir die
Gen-Inaktivierung in der Ratte durch Mikroinjektion von Zinkfinger-Nukleasen in Zygoten in
Kooperation mit Sigma-Aldrich. Wir hoffen, bald
zwei funktionsfähige Systeme zur Gen-Deletion
durch Manipulation von Ratten-ES-Zellen und
durch Zinkfinger-Nukleasen induzierte Mutage-
nese als Service Unit Stem Cells den RebirthPartnern anbieten zu können.
Over the last two decades, the inactivation
of specific mouse genes via manipulation of
embryonic stem cells has evolved into the
method of choice and has revolutionized bi­
omedical research. Mario Capecchi, Oliver
Smithies and Martin Evans have been
awarded the Nobel Prize for their ground­
breaking research on creating knockout
mice. The laboratory rat is also an impor­
tant model organism for which, despite
multiple scientific efforts over the last dec­
ades, research had not achieved a similar
success story with gene deletion. It was not
until December 2008 that the breakthrough
in cultivating pluripotent embryonic stem
cells of the rat was published by the Cam­
bridge-based research team headed by
Austin Smith.
Instead of using a combination of various growth
factors, Smith and his colleagues succeeded in
maintaining rat ES cells in a pluripotent and
proliferating state by blocking the MEK/ERK
and GSK3b signal transduction pathways. This
was achieved with the use of two chemical inhibitors in what is known as 2i medium. We have
adapted this system to WKY/Ztm, our preferred
rat strain for this type of research. By cultivating
rat ES cells in 2i medium on mitotically inactivated rat tumour fibroblasts, we have obtained
ES cell lines of both genders that express the
pluripotency markers Oct4, SSEA-3 und Nanog
as well as alkaline phosphatase. The female ES
cell lines have proven considerably more resistant to differentiation stimuli and have a higher
rate of proliferation than the male ES cell lines.
Chimeric rats were born after injection of either
female or male ES cells into blastocysts, thereby
showing that the ES cells are capable of integration into the embryo. The fact that white progeny
was born to chimeras backcrossed with WKY/Ztm
animals clearly demonstrates germ line transmission of our ES cells. We are currently working on the homologous recombination of rat ES
cells, which is the next important step towards
creating knockout rats. At the same time we are,
in cooperation with Sigma-Aldrich, establishing
a system of zinc finger nuclease- mediated gene
targeting in the rat.
We hope to have two functioning systems for
gene deletion soon: homologous recombination
of rat ES cells and zinc finger nuclease-induced
mutagenesis. As the Service Unit for Stem Cells,
we would be able to provide both systems for the
REBIRTH partners.
Der nächste Newsletter
erscheint Ende Juni 2010.
The next Newsletter will be
issued at the End of June 2010.