Das Labor der Arbeitsgruppe „Experimentelle Neurochirurgie“ ist entsprechend der Sicherheitsstufe 2 nach Gentechnik- und Biostoffverordnung ausgestattet, nach Qualitätsmanagement zertifiziert und besteht neben der Leitung (Prof. Dr. Dr. Held-Feindt) aus mehreren MTAs, einer wechselnden Anzahl von naturwissenschaftlichen / medizinischen Doktoranden(innen) / Masterstudenten(innen) sowie forschungsaktiven ärztlichen Kollegen/innen (Clinical Scientist). Um eine kliniknahe translationale Forschung durchzuführen kommen verschiedenste modernste zell-, molekular- und proteinbiochemische in vitro und in vivo Methoden zum Einsatz.
Schwerpunkt Tumoren
Ein Arbeitsschwerpunkt der Arbeitsgruppe „Experimentelle Neurochirurgie“ besteht darin, die Pathophysiologie von Glioblastomen, hochmalignen hirneigenen Tumoren, aber auch von Hirnmetastasen verschiedener Entitäten besser zu verstehen. Der Fokus der Untersuchungen liegt unter anderem darauf, die funktionelle und biologische Bedeutung verschiedener Tumorzell-Subpopulationen (z.B. ruhende „dormante“ Tumorzellen oder Tumorstammzellen) genauer zu untersuchen, aber auch ihre Interaktion mit umgebenden Stroma-Zellen (z.B. Mikrogliazellen als Tumor-infiltrierende Immunzellen) zu analysieren. Von besonderem Interesse ist hierbei die Rolle von Zyto- und Chemokinen sowie anderen inflammatorischen Mediatoren, welche direkte Einflüsse auf die Progression verschiedener Tumoren ausüben.
Zudem werden intensiv innovative Therapieansätze untersucht, wie z.B. der Einsatz alternativer Therapeutika oder die Durchführung einer mechanischen Ablation von Tumoren mittels fokussiertem Ultraschall. Auch werden verschiedene Aspekte des Tumormetabolismus analysiert sowie die Möglichkeit einer bereits intraoperativ durchgeführten epi-genomischen Diagnostik von Hirntumoren mittels Nanoporesequenzierung erforscht. Um im Rahmen der verschiedenen Untersuchungen möglichst kliniknahe Bedingungen zu schaffen, werden die Analysen u.a. mittels komplexer 3D- und Organoid-Kulturen sowie an humanen Primärmaterialien und ggf. in unterschiedlichen in vivo-Modellen durchgeführt.
Schwerpunkt Spinales Trauma
Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeitsgruppe „Experimentelle Neurochirurgie“ besteht in der Erforschung sekundärer Schadenskaskaden nach spinalem Trauma. So beschränken sich bei spinalen Dysraphien, dem sogenannten „offenen Rücken“, die Therapiemöglichkeiten auf die chirurgische Rekonstruktion der Fehlbildung. Daher wird z.B. die Rolle inflammatorischer und neuroprotektiver Mediatoren im Plakodengewebe untersucht um potenzielle Therapieansätze zu identifizieren. Zum Einsatz kommen humane Primärmaterialien, Materialien aus in vivo-Modellen sowie verschiedene in vitro-Ansätze.
Schwerpunkt Funktionelle Neurochirurgie
In einem weiteren Forschungsschwerpunkt der Arbeitsgruppe „Experimentelle Neurochirurgie“ werden verschiedene Einflüsse des MRT-gesteuerten fokussierten Ultraschalls (MRgFUS) auf entzündliche Prozesse im zentralen Nervensystem untersucht. Der MRgFUS ist ein Verfahren, bei dem, ohne den Schädel öffnen zu müssen, in der Tiefe des Gehirns eine kleine Narbe erzeugt wird. Dies gelingt durch gezielte Bündelung der Ultraschallwellen im zuvor festgelegten Zielpunkt. Als Resultat dessen kommt es zu einer Erhitzung des Gewebes. Diese Methode kommt zurzeit vor allem bei Patient*innen mit Bewegungsstörungen zur Anwendung. Da es bei diesem Verfahren mitunter zu einer Umgebungsreaktion kommen kann, welche dann auch bei den Patient*innen zu vorübergehenden Beschwerden führen kann, ist das übergeordnete Ziel der Untersuchungen, ein besseres Verständnis für den Einfluss des MRgFUS auf das Zielgewebe und die Entstehung von Umgebungsreaktionen zu generieren.
Schwerpunkt „nose-to-brain Applikation von Therapeutika"
Schließlich wird in dem Forschungsschwerpunkt „nose-to-brain Applikation von Therapeutika“ der Arbeitsgruppe „Experimentelle Neurochirurgie“ evaluiert, inwiefern die Verabreichung von kleinen Molekülen über die Nase eine potenzielle Option für den direkten Transport von Therapeutika in verschiedene Gehirnbereiche sein kann. So gab es in den letzten Jahren eine wachsende Zahl kleiner und großer Moleküle, die potentiell zur Behandlung von Krankheiten des zentralen Nervensystems eingesetzt werden könnten. Allerdings ist das Gehirn durch verschiedene Schutzmechanismen wie z.B. die Blut-Hirn-Schranke sehr gut vom übrigen Körper und der Umwelt abgeschottet, so dass u.a. auch Therapeutika nur schwer ihren Weg ins Gehirn finden können. Eine nose-to-brain Applikation könnte es hingegen einem Therapeutikum erlauben, den Weg über das Blut zu umgehen und direkt ins Gehirn zu gelangen, um dort seine gewünschte Wirkung zu entfalten. Daher werden in diesem Schwerpunkt mittels innovativer in vitro-Modelle verschiedene Ansätze erforscht, um eine solche nose-to-brain Applikation von Therapeutika zu ermöglichen und ein besseres Verständnis für die zugrundeliegenden biologischen Mechanismen zu erhalten.
