Die Forschungsthemen des Instituts für Laboratoriumsmedizin, Klinische Chemie und Pathobiochemie

Die Arbeitsgruppen des Instituts beschäftigen sich u.a. mit Biofluidmechanik, Entzündungsprozessen, Glycomics, Metabolismus, Lipide und Alterung, Molekulare Onkologie und Signaltransduktion.

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Biofluidmechanik

Aufgabe des Labors für Biofluidmechanik ist es, ingenieurwissenschaftliche Methoden auf Probleme der Medizin anzuwenden. Schwerpunkt ist dabei die Strömungsmechanik in der Medizin.

Künstliche Organe

Entwicklung und Strömungsoptimierung von künstlichen Organen: Herzklappen und Herzunterstützungssysteme

Gefäße und Blut

Gefäßwandveränderungen, Hämodynamik und Stofftransport in natürlichen Gefäßen und Kapillarnetzen, Strömungssimulation, Blutschädigung, angeborene Herzfehler

Visualisierungsmethoden

Entwicklung von Visualisierungsmethoden der wandnahen Strömung: Particle Image Velocimetry, Farberosionsmethode und Farbauswaschung

Entzündung

Die hochorganisierte Entzündungsreaktion resultiert aus der Antwort des Immun­systems auf einen Gewebe­schaden und ist durch Schmerz, Schwellung, Rötung und Erwärmung des betroffenen Areals charakterisiert. Bei allen Formen der Ent­zündungs­reaktion beobachtet man die gesteigerte Adhäsion zirkulierender Leukozyten an das Gefäß­endothel und das nachfolgende Auswandern in entzündetes Gewebe. Neben der erwünschten Wirkung der Abwehr und Reparatur von Gewebe­defekten, kann das gesteigerte Aus­wandern der Leukozyten auch pathologische Bedeutung erlangen und zur Schädigung des Gewebes führen. Es besteht daher großes Interesse, die Mechanismen der Ent­zündungs­reaktion zu verstehen, um pharmakologisch modulierend einzugreifen.

Akut-entzündlich und chronisch-entzündliche Erkrankungen

Ziel ist einerseits die Validierung von Heparin-Analoga in Bezug auf ihren Ein­fluss bei der Blut­gerinnung und der Komp­lement­aktivierung und andererseits die Identi­fizierung der hereditären Komponenten chronisch-entzündlicher Er­krank­ungen.

Zelladhäsion

Zelladhäsionsvorgänge spielen eine zentrale Rolle im Rahmen von Prozessen des Immun­systems. Eine fehlgesteuerte Funktion von Zell­adhäsions­molekülen und assoziierter Bindungs­partner ist wesentlich an Ent­zündungs­reaktionen beteiligt. Durch die Auf­klärung der Struktur, Funktion und Regulation von Zell­adhäsions­molekülen wollen wir zu einem besseren Verständnis dieser Vorgänge als Grund­lage für zukünftige Therapie­ansätze beitragen.

Glycomics

Im vorliegenden Projekt sollen durch Forschung und Ent­wicklung auf dem Gebiet der Glyko­biotechnologie grund­legende neu­artige Verfahren der Analyse und der Bio­synthese glykan­basierter Wirk­stoffe entwickelt werden.

Analytik

Studies of the glycome in the context of health and disease (cancer, regenerative medicine, inflammatory diseases, immune responses). Glycans from any sources are analyzed using an artificial platform that comprises MALDI-TOF, LC-MS, CE-LIF, 2AB-HPLC, HPAEC-PAD and glycan arrays.

Glykodesign

Entwicklung neuer Verfahren, die es ermöglichen, die Bio­synthese und damit die Her­stellung re­kombinanter Glyko­proteine mit definierter Glykan­aus­stattung zu steuern ("Glykodesign").
Dies ist für die biomedizinische Forschung, für therapeutische Proteine (Bio­pharma­zeutika) in Hinblick auf Drug Design, Qua­li­täts­kontrolle und Arznei­mittel­zu­lassung sowie für die molekulare Dia­gnostik von größtem Interesse.

AG Blanchard

AG Reutter

Metabolismus

Es sollen tieferen Einblicke in den Kohlenhydrat­stoffwechsel und dessen en­zymatische Aus­stattung geschaffen werden. Dies be­inhaltet auch die Auf­lösung der Kristall­struktur der ent­sprechenden Enzyme.

AG Fan

AG Reutter

Lipide und Alterung

Die Folgeerkrankungen der Atherosklerose, wie Herz­infarkt, Schlag­anfall und vaskuläre De­menz, zählen zu den häufigsten Ur­sachen für Tod und In­validität in in­dust­rialisierten Ländern. Alterungs­prozesse und Ver­änderungen im Lipid­stoff­wechsel spielen bei deren Ent­stehung eine zentrale Rolle.

Lipide und Alterung

Ziel unserer Untersuchungen ist die I­denti­fizierung von funk­tionellen Zu­sammen­hängen zwischen dem Al­terungs­prozess und anderen kardio­vas­kulären Risiko­faktoren, ins­besondere im Bereich Lipid­stoff­wechsel.

Molekulare Onkologie

Tumoren entstehen durch Mutationen oder die Fehlregulation von Tumor­suppressor- oder On­ko­genen, wodurch die Ba­lance zwischen Zell­pro­liferation und Zell­tod gestört wird.

Medikamentenentwicklung bezüglich onkologischer Indikationen

Der Renin-/ Prorenin-Rezeptor (RER oder (P)RR) stellt nicht nur eine kardio­vaskuläre pharma­kologische Ziel­struktur dar, sondern auch eine onko­logische aufgrund seiner pro-pro­liferativen Effekte und seiner direkten In­ter­aktion mit dem Wnt-Signal­weg. Derzeit wird ein Medi­ka­menten­ent­wicklungs­programm durch­geführt, um nieder­molekulare Sub­stanzen zu iden­ti­fi­zieren, welche den RER inhibieren.

Zielgerichtete Toxine und Naturstoffe

Tumoren, die chirurgisch nicht vollständig entfernt werden können, stellen ein er­heb­liches Pro­blem dar, da eine dauerhafte Heilung durch tra­ditionelle Chemo­the­ra­pie und Strahlen­therapie nur bei einem kleinen Teil der Tumor­entitäten erreichbar ist.  Daher sind Therapie­ansätze auf der Basis biologischer Moleküle von größtem Inter­­esse. Die Iden­ti­fi­zierung neuer Natur­stoffe, die spezifisch gegen Tumor­zellen wirken oder die Wirkung existierender Wirk­stoffe verstärken, ist dabei ein wichtiger Ansatz. Eine weitere Möglichkeit ist die Ver­knüpfung eines Protein­toxins mit einem Li­ganden (z. B. Anti­körper), der gezielt Tumor­zellen er­kennt und so den für die Tumor­zelle tödlichen Wirk­stoff heranführt.

AG Fan

AG Fuchs

Signaltransduktion

Signaltransduktionsprozesse sind für Orga­nismen von essen­tieller Be­deutung, um auf Ver­än­derungen von außen durch Re­gulation der Gen­ex­pression und des Stoff­wechsels reagieren zu können. Darüber hinaus ist die zelluläre Signal­trans­duktion ein wichtiger Schritt bei der Ver­arbeitung von Signalen, die über extra­zel­luläre Boten­stoffe wie Hormone und Neu­ro­transmitter mitgeteilt werden, als auch bei der Auf­nahme äußerer und innerer Reize (z. B. Blutdruck).

Genregulation

Promotoren bestimmen, wann (z. B. im Rahmen der Embryonal­entwicklung), wo (d. h. Ge­webe- bzw. Zell­spe­zifität) und unter welchen phy­sio­lo­gischen und patho­phy­sio­lo­gischen Be­dingungen ein Gen trans­kribiert wird. Cis-Elemente und Trans­kriptions­fak­toren, welche Gene der Endothelin- und Renin-Angio­tensin-Systeme re­gulieren, stellen einen Ar­beits­schwer­punkt dar.

Phosphatasen

Die Phosphorylierung von Tyrosin­resten in Pro­teinen stellt einen wichtigen Mech­anis­mus in der zellulären Signal­trans­duktion dar, der durch die koordinierte Aktivität von Ty­ro­sin­kinasen und Protein-Tyrosin-Phosphatasen (PTPs) reguliert wird. Zu den Re­gu­la­tions­mechanis­men der klas­sischen PTPs, eine Cystein-basierte Unter­gruppe der PTP-Super­familie, die aus­schließlich Phos­pho­tyrosin in Proteinen de­phos­phoryliert, gehören Ex­pres­sions­unter­schiede, Ver­änderung der Phos­pho­rylierung von PTPs selbst, sowie die sub­zelluläre Lo­ka­lisa­tion von PTPs.

Shedding und Ripping

Zelloberflächenrezeptoren können durch regulierte proteolytische Prozesse auf der extra­zellulären Seite (Shedding) oder inner­halb der Membran (Ripping) gespalten werden. Die entstehenden Frag­mente können extra­zellulär als Cyto­kine, inner­halb der Mem­bran als Ver­mittler von Signalen oder im Zell­kern als Trans­kriptions­fak­toren oder Mo­dula­toren wirken.