Team Krebsforschung (Kraus)

Unsere Gruppe befasst sich mit der Biologie von Tumorzellen in 3D-Kultur unter simulierter Mikrogravitation. Wir untersuchen hierbei die Veränderungen des Zytoskelettes sowie die Einflüsse der 3D-Bedingungen auf Genexpression und Proteinsynthese sowie auf Apoptosevorgänge und Adhäsionsmechanismen. Hierdurch sollen Prinzipien der Metastasierung und des Tumorwachstums erforscht sowie neue Therapieansätze identifiziert werden.

Team Wundheilung (Riwaldt)

Die Relevanz des Einflusses von außerplanetaren und nicht-terrestrischen Umwelteinflüssen auf die menschliche Gesundheit steigt mit der Frequenz von bemannten Weltraumexpeditionen und aufkommendem Weltraumtourismus. Mit dem Projekt SUTURE Untersuchen wir anhand von ex vivo Organkultur, im Speziellen an menschlichen Vollhautransplanten und peripheren Gefäßen, sowie in vergleichenden in vitro Zellkulturexperimenten epidermaler bzw. endothelialer, dermaler und subkutaner Zelllinien den Einfluss der Mikrogravitation auf die Wundheilung. Zellproliferation, -migration, Apoptose und extrazelluläre Matrix stehend dabei im Zentrum unseres Interesses. Keratinozyten bzw. Endothelzellen, Fibroblasten und Adipozyten stehen Vollhautexzidaten und peripheren Gefäßen gegenüber. Experimente unter realer Mikrogravitation sind in Höhenforschungsrakten, während Parabelflügen oder an Board von Raumschiffen bzw. -stationen, wie der International Space Station, möglich. Experimente unter simulierter Mikrogravitation ergänzen mögliche Versuchsanordnungen. Hierzu finden Random Positioning Machine (RPM) oder Rotating Wall Vessel (RWV) Anwendung. Gerade das Fachgebiet der Plastischen Chirurgie vereint – wie wohl kaum ein anderes chirurgisches Fach - hoch spezialisierte und allgemeine Chirurgie. Wundheilung ist dabei von grundlegender Bedeutung - von geschlechtsangleichender und rekonstruktiver Chirurgie über freien Gewebetransfer mit Mikroanastomisierung bis zur Rosendornverletzung. Experimente unter Mikrogravitation ermöglichen neue Erkenntnisse zu bekannten Fragestellungen. Die Translation gewonnener molekularbiologischer Erkenntnisse in den klinischen Alltag ist dabei Triebkraft unseres Handelns. Wir konnten bereits aufzeigen, dass dermale Fibroblasten unter simulierter Mikrogravitation dreidimensionale multizelluläre Sphäroide bilden und dabei eine vermehrte Bildung von Proteinen der Extrazellulärmatrix zu beobachten ist. Der Einfluss der Mikrogravitation auf Migration und Proliferation humaner Keratinozyten wird mittels verschiedener Wound Healing Assays untersucht. In der Studie Preparation of a Spaceflight: Apoptosis Search in Sutured Wound Healing Models (Riwaldt et al. 2017) konnten wir darlegen, dass wichtige Faktoren der Wundheilung - wie das Zusammenspiel von Aktivatoren und Inhibitoren der Apoptose und dessen Einfluss auf Extrazellulärmatrixbestandteile - anhand in dieser Studie erstmalig etablierter Versuchsanordnung untersucht werden können. Die Durchführung von Experimenten unter realer Mikrogravitation unter Anwendung bewehrter und getesteter analytischer Protokolle stehen im Zentrum zukünftiger Anstrengungen. Aufbauend auf erzielten wissenschaftlichen Ergebnissen werden neue molekularbiologische, zytologische und/oder histologische Methoden schnellstmöglich auf bestehende Fragestellungen angewandt. Zu etablierten molekularbiologischen Methoden zählen: autofluoreszenz Analysen, Massenspektrometrie, quantitative Echtzeit-PCR, Immunhistochemie, Immunoblot, histologische Untersuchungen an Gefrier- und Ultradünnschnitten, Genexpression von Markern aus Signalkaskaden, welche für Signaltransduktion, Apoptose, extrazelluläre Matrix, Zyto- und Gewebearchitektur verantwortlich sind.