Sehnen- und Knochenregeneration
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Das Team v.l.n.r.: Andrea Wagner, Bettina Schwemberger, Lisa Sturm, Gabriel Spitzer, Renate Gehwolf, Herbert Tempfer, Nadja Weißenbacher, Christine Lehner, Doris Traweger und Andreas Traweger
Wissenschafterin Dr. Andrea Wagner bei der Laborarbeit
Das Institut für Sehnen- und Knochenregeneration ist regelmäßig an der "Langen Nacht der Forschung" beteiligt, Institutsleiter Prof. Andreas Traweger fungiert als wissenschaftlicher Koordinator dieser größten Veranstaltung der Paracelsus Universität.
Institutsvorstand Prof. Andreas Traweger und Wissenschafter Dr. Herbert Tempfer mit Schülern aus dem Projekt "Sparkling Science".
Der damalige Institutsvorstand Prof. Dr. Hans-Christian Bauer (li.) mit Rektor Univ.-Prof. Dr. Herbert Resch bei der Pressekonferenz anlässlich der Institutsgründung 2011.
Institutsleiter Pof. Andreas Traweger mit Veterinärmedizinerin Dr. Nadja Weißenbacher

Institut für Sehnen- und Knochenregeneration

Leitung: Prof. Dr. Andreas Traweger


Das Institut für Sehnen- und Knochenregeneration verfolgt die "From Bench to Bedside"-Philosophie und konzentriert sich daher primär auf die Erforschung der grundlegenden Mechanismen  der Sehnen- und  Knochendegeneration und deren Reparatur.

Entstehung

Das Institut für Sehnen- und Knochenregeneration ging aus einer Forschungsinitiative für Zellbiologie hervor und wurde Ende 2011 von Univ.-Prof. Dr. Herbert Resch, Rektor der Paracelsus Medizinischen Privatuniversität gegründet. Möglich wurde dies durch eine Dotation von drei Förderern – Red Bull GmbH, Firma Rauch GmbH und Ball Beverage Packaging Ludesch GmbH –, die das Institut finanzieren.


Zielsetzung

Der Name des Instituts verrät die Zielsetzung: neue Behandlungsstrategien für defekte/geschädigte Sehnen und Knochen zu entwickeln, um deren Funktionalität so weit wie möglich wieder herzustellen. Diese Strategien beziehen sehr oft das Potenzial von plastischen Vorläuferzellen mit ein, die während des Regenerationsvorganges in Zellen mit ganz bestimmten Funktionen ausdifferenzieren. Dadurch  kann man die körpereigenen gesunden Zellen anlocken und stimulieren. Alternativ kann man  geschädigte Zellen und Gewebe durch Transplantation ersetzen. Wir verfolgen generell die "From Bench to Bedside"-Philosophie und konzentrieren uns daher primär auf die Erforschung der grundlegenden Mechanismen  der Sehnen- und  Knochendegeneration und deren Reparatur. Dies geschieht sowohl in vitro als auch  in vivo, um  in der Folge therapeutische Strategien zur Geweberegeneration entwickeln zu könne

Forschungsprojekte und -methoden

Projekte

Es gibt bereits mehrere in der Klinik verwendete Strategien, um die Regeneration von Knochen zu beschleunigen, aber nach wie vor wären neue Wege wünschenswert. Bestimmte pathologische Zustände in Knochen sind noch immer nicht erklärbar und verlangen nach einer wissenschaftlichen Erforschung. Die Regeneration von Sehnen ist andererseits noch sehr wenig verstanden und wurde in den letzten Jahrzehnten eher stiefmütterlich behandelt. Deshalb liegt die Notwendigkeit, die Regenerationsfähigkeit von Sehnen zu  erforschen, auf der Hand – und erfährt durch die zunehmende Alterung der Gesellschaft eine zusätzliche Dringlichkeit. In beiden Geweben ist eine der möglichen Strategien der Einsatz von Vorläuferzellen. Unsere Projekte sollen also Antworten auf die Fragen nach der Natur und Wirksamkeit dieser Zellen geben und welche markante  Rolle sie in der Regeneration spielen könnten. Im Sehnenbereich ist außerdem eine gründliche Erforschung  der Sehnenzellen per se wichtig und in wieweit deren Vorläuferzellen in der gesunden und verletzten Sehne eine Rolle spielen.

unsere Methoden im Einzelnen

Derzeit laufende Projekte:

  • Die Eigenschaften von perivaskulären Sehnenzellen in vitro und in vivo
  • Der Einfluss von Alter und Geschlecht auf die Sehnen-Stabilität und die Struktur von Sehnen- und Knochenzellstrukturen, speziell von Osteozyten
  • Der Vergleich von mesenchymalen Stammzellen mit Sehnenvorläuferzellen (TDSCs)
  • Die Etablierung von geeigneten Tiermodellen, um die Regenerationsmodelle analysieren zu können

Sparkling Science

    

Projekt: SPARCling Matrix

Verletzungen und krankhafte Veränderungen von Sehnen stellen eine große Herausforderung für die Orthopädie dar, besonders, weil die Zahl dieser Erkrankungen mit dem Alter stark zunimmt und verletzte Sehnen schlecht heilen. Neben Entzündungsprozessen sind Veränderungen in der Sehnenstruktur (extrazelluläre Matrix) und bei den Sehnenzellen ausschlaggebend für die Entstehung und das Fortschreiten der Sehnenerkrankungen, den sogenannten Tendinopathien.

Neue Studien an verschiedenen Geweben zeigen, dass Veränderungen in der extrazellulären Matrix zu einem veränderten Stoffwechsel der darin eingebetteten Zellen führen, und so eine schlechtere Heilung und die Ausbildung von Narben bedingen. Erste Ergebnisse lassen vermuten, dass ähnlich deregulierte Stoffwechselprozesse zur schlechten Heilungsfähigkeit der Sehnen beitragen. Die Hintergründe sind jedoch noch kaum bekannt.

Ein Ziel des Projektes ist es, diese Prozesse mit umfangreichen molekular- und zellbiologischen Methoden zu untersuchen. Um diese Untersuchungen standardisiert durchführen zu können, verwenden wir eine genetisch modifizierte Maus als Modell. Dieser fehlt das für Sehnen wichtige Protein SPARC [Secreted Protein Acidic and Rich in Cysteine], wodurch es zu einer massiven Verschlechterung der Sehnenqualität kommt und das Gewebe Merkmale vergleichbar mit einer Tendinopathie im Menschen zeigt.

Im zweiten Projektziel streben wir an, eine digitale Plattform zur automatisierten und objektiven Auswertung von Gewebeschnitten anhand von drei typischen strukturellen Merkmalen einer krankhaft veränderten Sehne zu entwickeln. Die Schülerinnen und Schüler der HTBLuVA Salzburg im Studienzweig Biomedizin und Gesundheitstechnik entwickeln dazu gemeinsam mit allen Kooperationspartner/innen mittels KI-basierten Techniken (z.B. „Deep learning“ und Segmentierungsverfahren) entsprechende Softwaretools und integrieren diese in eine benutzerfreundliche App. Die Schüler und Schülerinnen lernen dabei sowohl den technischen als auch den biologischen Hintergrund der noch sehr neuen KI-basierten digitalen Pathologie aus erster Hand kennen.

Da eigene Pilotdaten darauf hinweisen, dass SPARC auch eine therapeutische Wirkung auf Sehnen hat, wird im dritten Projektziel in einem Sehnendefektmodell untersucht, ob die Sehnenheilung durch eine lokale Gabe von SPARC verbessert werden kann. Um dies zu beurteilen, soll u.a. die digitale Plattform aus dem zweiten Projektziel bereits eingesetzt werden.

Die Klärung der molekularen und zellbiologischen Parameter, sowie die objektivierte und beschleunigte histologische Beurteilung von Sehnen lassen uns die möglichen Ursachen einer Tendinopathie besser verstehen. Außerdem kämen wir durch den therapeutischen Einsatz von SPARC dem Ziel einer verbesserten Sehnenheilung einen großen Schritt näher.


    

Kooperationen

Wissenschaftliche Kooperationen

  • ForschungsCluster für Geweberegeneration, Wien
  • Querschnitts- und Geweberegenerationszentrum Salzburg, PMU, Salzburg 
  • Universitätsklinik für Unfallchirurgie und Sportmedizin, SALK, Salzburg (Univ.-Prof. Dr. Herbert Resch)
  • Institut für Biomechanik, Unfallklinik Murnau, Deutschland (Univ.-Prof. Dr. Peter Augat)
  • Institut für Molekulare Regenerative Medizin, PMU, Salzburg (Univ.-Prof. Dr. Ludwig Aigner)
  • Universitätsklinik für Kinder- und Jugendheilkunde, Laura-Bassi-Center of Expertise – THERAPREP, Forschungsprogramm für Rezeptorbiochemie und Tumorstoffwechsel, PMU, Salzburg (Univ.-Prof. Dr. Barbara Kofler)
  • Institut für Physiologie und Pathophysiologie, PMU, Salzburg (Univ.-Prof. Dr. Markus Ritter)
  • Abteilung für Organismische Biologie, Paris-Lodron-Universität Salzburg (Univ.-Doz. Dr. Hannelore Bauer)
  • Institut für Pharmakologie, Universität Melbourne, Melbourne, Victoria, Australien (Dr. Norman Saunders und Dr. Kate Dziegielewska)
  • Institut für Biophysik, Biology Research Center, Szeged, Ungarn (Dr. Istvan Krizbai)
  • Molecular and Cell Nutrition Laboratory, Universität Lexington, USA (Dr. Bernhard Hennig)
  • Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie, Berlin-Buch, Deutschland (Dr. Ingolf Blasig)
  • Universitätsklinik für Geriatrie, CDK,  Salzburg (Univ.-Prof. Dr. Bernhard Iglseder)
  • Spinal Cord Injury Center, Universitätsklinikum Heidelberg, Deutschland (Prof. Dr. Norbert Weidner, Prof. Dr. Armin Blesch)
  • Straniak-Stiftung, Schweiz

Industriepartner

  • Arthrex Inc., Naples, USA (Dr. Marion Schrader)
  • Angewandte Biotechnologie, Salzburg (Univ.-Doz. Dr. Hannelore Bauer)

Team und Kontakt

Prof. Dr. Andreas Traweger
Spinal Cord Injury and Tissue Regeneration Center Salzburg (SCI-TReCS)
Leitung des Instituts für Sehnen- und Knochenregeneration
Forschungsprofessor für Regenerationsbiologie


Tel.: +43 662 2420-80860
E-Mail: andreas.traweger@pmu.ac.at
Publikationen
Mag.a Mag.a Dr.in Doris Traweger
Spinal Cord Injury and Tissue Regeneration Center Salzburg (SCI-TReCS)
Institut für Sehnen- und Knochenregeneration

Assistentin der Leitung | Labormanagement

Tel.: +43 662 2420-80861
E-Mail: doris.traweger@pmu.ac.at
Publikationen
Mag.a Dr.in rer. nat. Renate Gehwolf
Spinal Cord Injury and Tissue Regeneration Center Salzburg (SCI-TReCS)
Institut für Sehnen- und Knochenregeneration

Wissenschaftliche Mitarbeiterin

Tel.: +43 662 2420-80865
E-Mail: renate.gehwolf@pmu.ac.at
Publikationen
Mag.a Mag.a Dr.in Christine Lehner
Spinal Cord Injury and Tissue Regeneration Center Salzburg (SCI-TReCS)
Institut für Sehnen- und Knochenregeneration

Wissenschaftliche Mitarbeiterin

Tel.: +43 662 2420-80867
E-Mail: christine.lehner@pmu.ac.at
Publikationen
Priv.-Doz. Mag. Dr. Herbert Tempfer
Spinal Cord Injury and Tissue Regeneration Center Salzburg (SCI-TReCS)
Institut für Sehnen- und Knochenregeneration

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Tel.: +43 662 2420-80864
E-Mail: herbert.tempfer@pmu.ac.at
Publikationen
Mag.a Dr.in Andrea Wagner
Spinal Cord Injury and Tissue Regeneration Center Salzburg (SCI-TReCS)
Institut für Sehnen- und Knochenregeneration

Wissenschaftliche Mitarbeiterin

Tel.: +43 662 2420-80867
E-Mail: andrea.wagner@pmu.ac.at
Publikationen
Bettina Faustini, MSc.
Spinal Cord Injury and Tissue Regeneration Center Salzburg (SCI-TReCS)
Institut für Sehnen- und Knochenregeneration

Ph.D.-Studentin

Tel.: +43 662 2420-80866
E-Mail: bettina.faustini@pmu.ac.at
Publikationen
Judit Schachinger, MSc.
Spinal Cord Injury and Tissue Regeneration Center Salzburg (SCI-TReCS)
Institut für Sehnen- und Knochenregeneration

Ph.D.-Studentin

Tel.: +43 662 2420-80875
E-Mail: judit.schachinger@pmu.ac.at
Nevra Pelin Cesur, MSc
Spinal Cord Injury and Tissue Regeneration Center Salzburg (SCI-TReCS)
Institut für Sehnen- und Knochenregeneration



Dr. Thomas Lettner
Spinal Cord Injury and Tissue Regeneration Center Salzburg (SCI-TReCS)
Wissenschaftlicher Mitarbeiter

E-Mail: thomas.lettner@pmu.ac.at
Publikationen