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Leuchtturm Projekte

© Alexander Debieve

Etablierung eines In-vivo-Tumorangiogenese-Modells als Plattform für die Testung von personalisierten Therapien für Weichgewebesarkome mit Laser Speckle Contrast Imaging (LSCI)

Der Prozess der Angiogenese, also der Entwicklung von Blutgefäßen aus bereits vorhanden Gefäßen, ist einer der Schlüsselfaktoren für Tumorwachstum und Proliferation. Das Chorion-Allantois-Membran (CAM)-Modell profiliert sich als exzellentes 3D-in-vivo-Tumor-Modell, an dem die Gefäßproliferation und das Tumorwachstum in Echtzeit beobachtet werden können. Die Kombination des CAM-Modells mit der Laser-Speckle-Kontrast-Analysen-Technologie (LASCA) stellt eine neue Methode zur nicht-invasiven Messung der Perfusion/Angiogenese dar. Dabei ist das Ziel, eine genaue und umfangreiche Darstellung der tumorinduzierten Angiogenese zu erhalten, um eine Beurteilung der Wirksamkeit von Therapieansätzen im CAM-Modell zu ermöglichen.

Hierfür wird die erste Perfusionsmessung mit dem PeriCam PSI System High Resolution Modell (Perimed AB, Järfälla, Schweden) vor der Implantation mit Tumorzellen oder primärem Tumorgewebe von Patienten durchgeführt und durch eine Messung am Ende des Experiments ergänzt. Die Auswertung der Messungen wird durch die integrierte PIMSoft-Software unterstützt und der Perfusionsstatus wird durch die LASCA-Technologie in semi-quantitativen Perfusionseinheiten wiedergegeben, zusätzlich noch als farbkodierte Abbildung und als Diagramm dargestellt. Ich konnte die LASCA-basierte Messung der tumorinduzierten Angiogenese im CAM-Modell erfolgreich etablieren. Die translationale Anwendung des 3D-in-vivo-Tumor-Modells stellt außerdem einen Zwischenschritt zwischen Laborversuchen und klinischer Forschung dar, welcher bei der Suche nach neuen Therapieansätzen von großer Bedeutung ist. Die Nutzung dieser Methodik kann somit als personalisiertes 3D-Tumor-Therapiemodell für die Testung von neuen Therapiemöglichkeiten genutzt werden. Dies trägt außerdem zur Umsetzung der 3R-Prinzipien (Reduction, Refinement, Replacement) für die Vermeidung von Tierversuchen in der Forschung bei.

MITGLIED IM KOLLEG

von bis

Betreuerin Universität Regensburg:

Prof. Dr. Silke Härteis

Translationale Nieren-/Tumorforschung (From Bedside to Bench and from Bench to Beside) und Einsatz eines Patienten-spezifischen 3D-in-vivo-Modells, das die 3R-Prinzipien (reduce, refine, replace) implementiert. Dieses Modell ermöglicht nicht nur neue Forschungsansätze für die Untersuchung von Primärmaterial von Tumoren und Nierenzysten, sondern bietet die Möglichkeit einer individualisierten, patienten-spezifischen Forschung zur Etablierung neuer Therapieansätze. In der Tumorbiologie, wo man die Wirksamkeit von Medikamenten und deren Dosierung testen will, dient das Chorion-Allantois-Membran-Modell (CAM-Modell) als solcher „Zwischenschritt“ zwischen Tier und Mensch.

Betreute Projekte:

Betreuer Technische Hochschule Deggendorf:

Prof. Dr. Thiha Aung

  • Studiengangsleiter Physician Assistant
  • Leiter des Lern- und Transferzentrum/Simulationszentrum an der Fakultät Angewandte Gesundheitswissenschaften
  • Kombination aus experimenteller Forschung und klinischem Mentoring
  • Internationale Forschungsaufenthalt in Kooperation mit Harvard Medical School
  • Internationale Hospitationen und Mitwirkung bei humanitären medizinischen Hilfsprojekten

Betreute Projekte:

Publikationen

Pion E., Härteis S. & T. Aung (2023):
Application of Laser Speckle Contrast Imaging (LSCI) for the Angiogenesis Measurement of Tumors in the Chorioallantoic Membrane (CAM) Model. Methods Mol Biol. 2023;2572:141-153.

Waltera A., Schulz D., Schäfer N., Stöckl S., Pion E, Härteis S., Reichert T.E., Ettl T. und R.J. Bauer (2023): Opposing MMP-9 Expression in Mesenchymal Stromal Cells and Head and Neck Tumor Cells after Direct 2D and 3D Co-Culture. Int J Mol Sci. 2023 Jan 9;24(2):1293. doi: 10.3390/ijms24021293. PMID: 36674806.

Sommerauer L., Phyo A., Pion E., Zucal I., Klingelhöfer E., Thu S., Win T., Khin S., Kyaw T., Zaw H.H., Htwe M.M., Fabbri N., Härteis S. und T. Aung: Modified Borggreve-Van Nes-Winkelmann rotationplasty for surgery in developing countries. BMC Surg. 2022 Sep 7;22(1):333. doi: 10.1186/s12893-022-01780-z. PMID: 36071411.

Pion E., Karnosky J., Boscheck S., Wagner B.J., Schmidt K.M., Brunner S.M., Schlitt H.J., Aung T., Hackl C. und S. Härteis: 3D In Vivo Models for Translational Research on Pancreatic Cancer: The Chorioallantoic Membrane (CAM) Model. Cancers (Basel). 2022 Jul 31;14(15):3733. doi: 10.3390/cancers14153733. PMID: 35954398.

Pion E., Härteis S. und T. Aung: Application of Laser Speckle Contrast Imaging (LSCI) for the Angiogenesis Measurement of Tumors in the Chorioallantoic Membrane (CAM) Model. Methods Mol Biol. 2023;2572:141-153. doi: 10.1007/978-1-0716-2703-7_11. PMID: 36161414.

Kuri P.M.*, Pion E.*, Mahl L., Kainz P., Schwarz S., Brochhausen C., Aung T. und S. Härteis: Deep Learning-Based Image Analysis for the Quantification of Tumor-Induced Angiogenesis in the 3D In Vivo Tumor Model-Establishment and Addition to Laser Speckle Contrast Imaging (LSCI). Cells. 2022 Jul 28;11(15):2321. doi: 10.3390/cells11152321. PMID: 35954165.

Bichlmayer E.M., Mahl L., Hesse L., Pion E., Haller V., Möhwald A., Hackl C., Werner J.M., Schlitt H.J., Schwarz S., Kainz P., Brochhausen C., Gröger C., Steger F., Kölbl O., Daniel C., Amann K., Kraus A., Buchholz B., Aung T. und S. Härteis: A 3D In Vivo Model for Studying Human Renal Cystic Tissue and Mouse Kidney Slices. Cells. 2022 Jul 22;11(15):2269. doi: 10.3390/cells11152269. PMID: 35892566.

Pion E., Zucal I., Tröbs J., Feder A.L., Kyaw T., Khin S., Heidekrüger PI., Prantl L., Härteis S. und T. Aung: New, Innovative 3D-in-vivo-Model for High-level Microsurgical and Supermicrosurgical Training - A Replacement for Animal Models. Plast Reconstr Surg. 2022 Jun 9. doi: 10.1097/PRS.0000000000009330. PMID: 35674658.

Pion E.*, Asam C.*, Feder A.L., Felthaus O., Heidekrüger PI., Prantl L., Härteis S. und T. Aung: Laser speckle contrast analysis (LASCA) technology for the semiquantitative measurement of angiogenesis in in-ovo-tumor-model. Microvasc Res. 2020 Sep 16:104072. doi: 10.1016/j.mvr.2020.104072. PMID: 32949573.

Tröbs J., Asam C., Pion E., Prantl L., Aung T. und S. Härteis: 3D monitoring of tumor volume in an in vivo model. Clin Hemorheol Microcirc. 2020 Sep 8. doi: 10.3233/CH-209216. PMID: 32925020.

Feder A.L., Pion E, Tröbs J., Lenze U., Prantl L., Htwe M.M., Phyo A., Härteis S und T. Aung: Extended analysis of intratumoral heterogeneity of primary osteosarcoma tissue using 3D-in-vivo-tumor-model. Clin Hemorheol Microcirc. 2020 Sep 7. doi: 10.3233/CH-209204. PMID: 32925008.

Vorträge und Präsentationen

3. Weltkongress der Fachgesellschaften für Hämorheologie und Mikrozirkulation 2023:                     
Establishment of a 3D-in-vivo-tumor-model as a platform for the testing of anti-angiogenetic cancer therapies.

6. Netzwerktreffen des BayWISS-Verbundkollegs Gesundheit, 2023:
Etablierung eines in-vivo-Tumorangiogenese-Modells als Plattform für personalisierte Medizin bei Krebspatient/innen.

140. Deutscher Chirurgen Kongress (DCK), 2023:         
Modified Borggreve-Van Nes-Winkelmann Rotationplasty for Surgery in Developing Countries.

Quantifizierung der Perfusion im 3D-in-vivo-Modell mit Hilfe von Laser-Speckle-Kontrast-Analysen-Technologie (LASCA), 51. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft der Plastischen, Rekonstruktiven und Ästhetischen Chirurgen (DGPRÄC), Forschung Rekonstruktiv, 16. Oktober 2021.

Vermessung des Tumorvolumens im 3D-in-vivo-Tumormodell, 51. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft der Plastischen, Rekonstruktiven und Ästhetischen Chirurgen (DGPRÄC), Forschung Rekonstruktiv, 16. Oktober 2021 .

Extended analysis of intratumoral heterogeneity of primary osteosarcoma tissue using 3D-in-vivo-tumor-model, 39. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Klinische Mikrozirkulation und Hämorheologie e.V., S6 Tiermodelle, 07. November 2020.

Auszeichnungen und Stipendien

BayWISS-Preis für herausragende oder zukunftsweisende Forschungsleistung im jeweiligen Wissenschaftsbereich (2023, 2. Platz).

Erasmus-Stipendium an der Semmelweiss-Universität in Budapest, Ungarn WS 21/22.

Dr. med. Eric Pion

Eric Pion

Universität Regensburg

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