Aktuelle Forschungsprojekte

Details zu den nachgenannten Forschungsberichten finden sich in den entsprechenden Forschungsberichten ab 2006.

3D-EIT-Impedanzzystovolumetrie bei Überaktiver Harnblase (OAB)

Ansprechpartner: Patrick Arndt

3D-Impedanzzystovolumetrie zur kontinuierlichen berührungsfreien Erfassung des Blasenfüllungszustandes Ziel des BMBF-geförderten Kooperationsprojektes „Urowatch“, Förderzeitraum 2/2012 bis 1/2015, ist es, ein auf die Anatomie des menschlichen Beckens maßgeschneidertes mobiles 3D-Impedanztomographie-Gerät zu entwickeln, mit dem sich der Füllungsgrad der Blase nicht-invasiv von außen bewerten und überwachen lässt. Zielgruppe sind einerseits Patienten mit Blasenfunktionsstörungen, denen hiermit der Katheterismus individuell und bedarfsgerecht terminiert werden und im anderen Fall das Miktions- und Verhaltenstraining effektiv unterstützt werden kann. Angestrebt wird hierdurch die Vermeidung oder Minimierung des Risikos irreversibler Schädigungen am unteren und oberen Harntrakt, von Harninkontinenz und assoziierter Komplikationen. Zusammen mit dem Medit (Helmholtz-Institut) wird in der 1. Phase an einem eigens hierfür entwickelten hydrodynamischen Blasenmodel (Dummy) durch Finite-Elemente-Simulation die Leitwertverteilung im menschlichen Becken modelliert und Einflüsse, die zu einer von außen messbaren Impedanzveränderung führen, identifiziert. In einer aktuellen Pilotstudie an Probanden wird die optimale Elektrodenposition für die Impedanzvolumetrie festzulegt. In der 2. Projektphase erfolgt bei den Kooperationspartnern unter Begleitung der CTC-A (Uniklinik Aachen und Heidelberg) die erste klinische Erprobung von den entwickelten Geräte-Prototypen an Querschnittgelähmten am Paraplegikerzentrum Heidelberg und bei OAB-Patienten am Kontinenzzentrum der Uniklinik Bonn. Das Projekt (3. Phase) soll mit der klinischen Prüfung optimierter Impedanz-Geräte abgeschlossen werden.

Drug-Release-System Überaktive Harnblase

Ansprechpartner: Patrick Arndt

Nachdem im Rahmen des abgeschlossenen BMWi geförderten AIF-Projektes „DEGBLADD“, Förderzeitraum 10/ 2006 bis 9/2008, die Machbarkeit der CESP® basierten Herstellung wirkstofftragender, biodegradierbarer Polymer- Wirkstoffträger für eine zukünftig optimierte intravesikale anticholinerge Therapie sowie deren Wirksamkeit in-vitro und ex vivo am Modell der ganzen isolierten Schweineblase gezeigt werden konnte, erfolgte im Rahmen eines interdisziplinären BMBF-Forschungsprojektes (BioIndresys) zwischen der Klinik für Urologie (URO), dem Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) der RWTH Aachen sowie den Kooperationspartnern, Fa. Pfleger Bamberg sowie Fa. Boehringer Ingelheim, die Weiterentwicklung und Herstellung eines kettenförmigen Mehr-Komponenten-System (Kaskadenmodell) mit Trägern unterschiedlichen Wirkstoff-Releases über einen Zeitraum von 2-3 Wochen mit dem Ziel des industriellen Upscaling des Drug-Delivery-System. Als Wirkstoff wird Trospiumchlorid eingesetzt, und zwar wegen seiner günstigen pharmokokinetischen Eigenschaften, dem günstigen Nebenwirkungsprofil und der klinisch nachgewiesenen Wirksamkeit bei der intermittierenden intravesikalen Therapie. In der URO soll das Verhalten der so hergestellten und mittels in-vitro Versuche am hydrodynamischen Modell der Kunstblase sowie dem Modell der perfundierten, isolierten Harnblase im Organbad vorselektierten Wirkstoffträger im Tierversuch (Minipig) am Modell der überaktiven Harnblase detailliert untersucht werden. Das Projekt mit dem Titel Projekt "Neuartige intravesikale Therapie der Überaktiven Harnblase mittels eines biodegradierbaren Dug-Release-Systems Bio-INDRESYS" ist Gewinner im „BMBF-Innovationswettbewerb Medizintechnik 2008, Modul I (BASIS)“ und wird vom BMBF gefördert (BMBF ID114). Der Projektzeitraum beträgt 2 Jahre (Start Mai 2009, Ende April 2011). Neben der herstellungstechnischen Verbesserung von Bio-INDRESYS soll durch Einsatz der Mikrosphären-Technologie die Freisetzung von Wirkstoffen optimiert werden und das Indikationsspektrum auf die intravesikale Tumortherapie erweitert werden. Mit dem Einsatz entsprechender in-vivo Modelle wird ab April 2011 bis März 2014 die nächste Phase mit einem BMBF-geförderten Transferprojekt DUro eingeleitet. In einem Teilprojekt werden auf der Basis eines modular aufgebauten, abbaubaren Systems die intravesikale Freisetzung von Wirkstoffen wie Trospiumchlorid über einen Zeitraum von 3-4 Wochen weiter optimiert werden. Die Charakterisierung erfolgt im hydrodynamischen Blasenmodell, im ex vivo Modell der Schweineblase im Organbad. In Kooperation mit dem Institut für Versuchtierkunde werden die Wirksamkeit der Implantate in vivo am Modell der Detrusorüberaktivität am Göttinger Minipig in Langzeitversuchen geprüft unter Einsatz implantierter radio-telemetrischer Cystometrie-Systeme.

Drug-Release-System Harnblasenkarzinom

Ansprechpartner: Dr. med. Joachim Grosse

Im Rahmen des BMBF-Förderschwerpunktes „BioTransporter – Effizienter Wirkstofftransport in biologischen Systemen“ soll mit dem BMBF-geförderten Verbundprojektes „DUro“, Förderzeitraum 4/2011 bis 4/2014, ein neuartiges modular aufgebautes, abbaubares System zur intravesikalen Freisetzung von Wirkstoffen und eines dazu passenden Applikators entwickelt werden. Das Freisetzungsverhalten der Wirkstoffe wird über eine Vielzahl von Einflussgrößen gesteuert. Die Möglichkeiten eines solchen Wirkstofffreisetzungssystems mit Freisetzungszeiträumen von bis zu 1 Woche soll an der Indikation des nicht muskelinvasiven Harnblasenkarzinoms (NMIBK) mit dem Wirkstoff Mitomycin C, gezeigt werden. Die Charakterisierung und Testung des Mitomycin C beladenen Freisetzungssystems ist Schwerpunkt des NMIBK-Teilprojektes. Auch hier wird durch Zellkulturversuche die Toxizität der Trägermaterialien untersucht. In vivo wird am Nagermodell in Kooperation mit dem Institut für Versuchstierkunde (Univ.-Prof. Dr. med. R. H. Tolba) das Tumormodell etabliert und die Therapie des NMIBK mittels Mitomycin C im DDS angestrebt. Das Monitoring der Tumorinduktion sowie der Verlauf unter MitomycinC Behandlung wird in vivo erfolgen unter Einbeziehung der Bio-Lumineszenz und des molecular imaging. Art und Umfang der Kooperation werden mit dem ForSaTum-Projekt der Versuchstierkunde abgestimmt. Es existieren bis dato keine kommerziell erhältlichen intravesikal einsetzbaren DDSe gegen die beiden häufigen urologischen und behandlungsintensiven Erkrankungen OAB und NMIBK. Bei erfolgreicher Durchführung der Tierversuche wird somit die Grundlage für die Entwicklung eines neuartigen, konkurrenzlosen Produkts mit hohem Innovationswert geschaffen.

Urotheliale Medikamenten-Transporter

Ansprechpartnerin: Dorothea Leonhäuser

Im Urothel verschiedener Spezies wurden Rezeptoren, Transporter und Enzyme für die Synthese von Acetylcholin nachgewiesen. Ziel dieses Kooperationsprojektes mit dem Veterinärmedizinischen Institut für Pharmakologie/Toxikologie der JLU Gießen, AG Prof. J. Geyer, und der Fa. Dr. R. Pfleger GmbH ist es, eine fundierte Datenbasis für die pharmakologische Forschung zu schaffen. Die gewonnenen Erkenntnisse dienen der Aufklärung der Transporterstruktur im humanen Harnblasengewebe durch Überprüfung des Vorliegens von VAChT, ChAT, CarAT, M1-M5, OCT1, OCT2, OATP1A2 und P-Glycoprotein. Anticholinergika wie Trospiumchlorid (TrCl) sind in der Lage alle M-Rezeptoren zu blockieren. Da TrCl größtenteils unverändert, d.h. in wirksamer Form in den Urin ausgeschieden wird, kann es hier mit den genannten M-Rezeptoren interagieren und so eine Detrusorüberaktivität dämpfen. Welche Rezeptorinteraktion auf der zellulären Ebene (Detrusor, Afferenzen, Urothel) pharmakodynamisch für diesen Effekt des TrCl die größte Rolle spielt ist im Einzelnen noch nicht geklärt. Pharmakokinetisch sollte hierfür jedoch ein ausreichend hoher Wirkspiegel im Urothel über möglichst lange Zeit günstig sein. In dem vorliegenden Projekt soll daher an einer humanen Urothelzelllinie sowie porcinen, primären Urothelzellen untersucht werden, ob und in wieweit TrCl von Zellen des Urothels bei hohen Arzneistoffkonzentrationen im Überstand aufgenommen und akkumuliert wird und ob es bei niedrigen Arzneistoffkonzentrationen im Überstand wieder freigesetzt werden kann. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse sollen für ein neues Drug Design bei der optimierten intravesikalen Therapie Eingang finden.

Biohybrid basierte 3D-Blasentumormodell

Ansprechpartnerin: Dorothea Leonhäuser

Konventionelle Monolayer basierter in vitro Tumorzellassays erlauben nur eine ungenügende Translation auf Tierversuche und schon gar nicht auf eine individualiserte Therapieplanung beim Menschen. Basierend auf den bisherigen Erfahrungen aus der regenerativen Medizin an der Harnblase und Harnleiter konzentrieren sich unsere Bemühungen mithilfe Optimaix basiereten Kollagen Scaffolds die Struktur des oberflächlichen und invasiven Urothelkarzinom in vitro nachzubilden im Hinblick auf einen späteren Einsatz als in vitro Testsystem für Zystostatika. In der ersten Projektphase erfolgen Kokultiverungen etablierter humaner urothelialer (Tumor-)Zelllinien mit Detrusorzellen. In der zweiten Projektphase soll das 3D Tumormodell auf die Verwendung von urotheliealen und myogen Zelltypen aus Zystektomie-Präparaten getestet werden.