Archiv der Kategorie: Wissenschaft

Einstein Stiftung initiiert Soforthilfeprogramm zur Unterstützung der medizinischen Versorgung in Berlin

„Einstein Student Support for Corona Medical Emergency“

Die Einstein Stiftung Berlin fördert in einem Soforthilfeprogramm Studierende, die vorübergehend in der medizinischen Grundversorgung der Charité – Universitätsmedizin Berlin zum Einsatz kommen sollen. Hierfür stellt die Einstein Stiftung der Charité 300.000 Euro im Rahmen des Soforthilfeprogramms „Einstein Student Support for Corona Medical Emergency“ zur Verfügung. Während der kommenden drei Monate können rund 100 Studierende jeweils mit 1.000 Euro pro Monat vergütet werden. Hintergrund ist der durch die Corona-Pandemie prognostizierte Mangel an Pflegekräften.

„Mit dieser Initiative will die Einstein Stiftung einen Beitrag dazu leisten, dass die Charité den bevorstehenden medizinischen und pflegerischen Herausforderungen möglichst gut gerecht werden kann. Durch die Unterstützung von Studierenden soll zudem das wichtige gesellschaftliche Engagement junger Menschen honoriert und gefördert werden“, sagt der Vorstandsvorsitzende der Einstein Stiftung, Günter Stock.

„Wir begrüßen diese Initiative außerordentlich. Denn in den nächsten Tagen und Wochen werden wir eine große Anzahl von Patientinnen und Patienten behandeln müssen. Hier können Studierende der Medizin oder der Pflege einen wichtigen Beitrag leisten. Viele von ihnen haben vor dem Studium bereits pflegerische Erfahrungen gesammelt oder eine entsprechende Ausbildung absolviert“, sagt Heyo K. Kroemer, der Vorstandsvorsitzende der Charité.

Am Soforthilfeprogramm interessierte Studierende der Charité oder der Alice Salomon Hochschule können sich direkt an die Charité wenden unter

stud-freiwillige(at)charite.de. In der Kurzbewerbung sollten die Immatrikulationsbescheinigung sowie entsprechende Nachweise der pflegerischen Erfahrung enthalten sein. Die Studierenden werden nach Eignung ausgewählt und eingesetzt. Sie können die Dauer ihres Einsatzes und die tägliche Arbeitszeit nach Verfügbarkeit selbst bestimmen.

Immunschub gegen das Coronavirus

Impfstoff-Kandidat wird in Deutschland auf seine Wirksamkeit bei Infektionen mit dem neuen Coronavirus getestet

Das Foto zeigt eine Spritze und ein Serum. 
Foto von cottonbro von Pexels

Der Verlauf der Corona-Pandemie wird stark davon abhängen, wie schnell Medikamente oder Impfstoffe gegen das SARS-Co-Virus 2 entwickelt werden können. Forschende wollen nun in mindestens einer Phase-III-Studie untersuchen, ob der ursprünglich von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Infektionsbiologie gegen Tuberkulose entwickelter Impfstoff-Kandidat VPM1002 auch bei einer Infektion mit SARS-CoV-2 wirksam ist. Die großangelegte Studie soll an mehreren Kliniken in Deutschland durchgeführt werden und wird ältere Menschen sowie Beschäftigte im Gesundheitswesen umfassen, die besonders von der Erkrankung bedroht sind. VPM1002 könnte so helfen, die Zeit bis zu einem Impfstoff zu überbrücken, der spezifisch gegen SARS-Co-Virus 2 wirksam ist.

VPM1002 basiert auf einem Anfang des 20 Jahrhunderts entwickelten Impfstoff namens BCG. Studien an Mäusen zeigen, dass der BCG-Impfstoff nicht nur vor Tuberkulose, sondern auch vor Virusinfektionen der Atemwege schützen kann. An Grippe erkrankte Mäuse haben demzufolge weniger Influenza-A-Viren im Blut, wenn sie zuvor mit BCG geimpft wurden. Die Tiere wiesen dadurch weniger Schädigungen der Lungen auf. Eine Impfung mit BCG erhöht weiteren Studien zufolge auch die Resistenz der Tiere gegenüber anderen Viren wie zum Beispiel Herpesviren vom Typ 1 und 2. Aus den Niederlanden und Großbritannien gibt es zudem Hinweise darauf, dass BGC als sogenannter Bystander-Impfstoff gegen das neue Corona-Virus helfen könnte. Offenbar aktiviert eine Impfung mit BCG auch das Immunsystem gegen eine Virusinfektion. Dadurch verringert der Impfstoff die Gefahr schwerer Krankheitsverläufe und senkt so die Todesrate.

VPM1002 enthält abgeschwächte Tuberkulose-ähnliche Bakterien. Diese sind genetisch so verändert, dass Immunzellen sie besser erkennen können. Der ursprünglich am Berliner Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie von der Gruppe um Stefan H.E. Kaufmann entwickelte Impfstoff-Kandidat schützt dadurch wirksamer vor Tuberkulose als der alte Impfstoff und soll bei Neugeborenen und zur Auffrischung einer Impfung bei Erwachsenen eingesetzt werden. Neuste Studien haben ergeben, dass VPM1002 auch bei Krebserkrankungen wirksam sein und eine Rückkehr von Blasentumoren verhindern kann.

VPM1002 ist sicher und wirksamer als Standard-Impfung

Wissenschaftler haben diese Weiterentwicklung des BCG-Impfstoffs in einer Reihe von Studien an Mäusen sowie mehreren klinischen Studien untersucht. So hat 2018 eine Phase-II-Studie bestätigt, dass VPM1002 von Neugeborenen gut vertragen wird und wirksam ist. Derzeit wird der Impfstoff in einer weiteren Phase-III-Studie an erwachsenen Probanden in Indien getestet. Sie soll Mitte 2020 abgeschlossen sein. „Die bisherigen Ergebnisse zeigen, dass eine Impfung mit VPM1002 sicher und wirksamer als eine Standart-Impfung mit BCG ist“, sagt Stefan H.E. Kaufmann.

Das höhere Sicherheitsprofil von VPM1002 und die verbesserte Wirksamkeit lassen hoffen, dass der neue Impfstoff auch die Symptome einer Infektion mit dem SARS-Co-Virus 2 besser mildern kann als der BCG-Impfstoff. „Hinzu kommt, dass VPM1002 mithilfe modernster Produktionsmethoden hergestellt werden kann“, sagt Adar C. Poonawalla der Hersteller und Geschäftsführer von Serum Institute of India.“ So könnten innerhalb kürzester Zeit Millionen von Dosen bereitgestellt werden.“

Gespräche mit Behörden

Die beteiligten Partner, Vakzine Projekt Management (VPM) und das Serum Institute of India, haben bereits vielversprechende Gespräche mit den Behörden geführt, um eine Phase-III-Studie in Deutschland mit VPM1002 durchzuführen und die Wirksamkeit des Impfstoffs bei älteren Menschen und Beschäftigen im Gesundheitswesen zu untersuchen. „Diese Bevölkerungsgruppen sind besonders von der aktuellen Pandemie betroffen,“ so Leander Grode Geschäftsführer der VPM, „und könnten daher besonders von einer Impfung mit VPM1002 profitieren“. Bei einem positiven Ergebnis könnte VPM1002 dazu beitragen die Gesundheitssysteme zu entlasten, bis ein Impfstoff zur Verfügung steht, der spezifisch gegen SARS-CoV-2 wirksam ist.

Die Max-Planck-Gesellschaft hat die Lizenz für den Impfstoff 2004 an das Unternehmen Vakzine Projekt Management (VPM) vergeben. Ab 2012 entwickelte die Firma den Impfstoff zusammen mit dem Serum Institute of India weiter, einem der größten Impfstoffhersteller weltweit. Das Unternehmen hat die VPM mittlerweile mehrheitlich übernommen

Körpereigenes Doping fürs Gehirn

Wissenschaftler decken den Wirkungskreislauf von Epo in Nervenzellen auf

 Querschnitt durch den Hippocampus einer Maus. Nach der Gabe von Erythropoietin weisen die Tiere mehr Nervenzellen in dieser für Lernen und Gedächtnis zentralen Gehirnregion auf.
© MPI f. Psychiatrie
Querschnitt durch den Hippocampus einer Maus. Nach
der Gabe von Erythropoietin weisen die Tiere mehr
Nervenzellen in dieser für Lernen und Gedächtnis
zentralen Gehirnregion auf.
© MPI f. Psychiatrie

Erythropoietin, kurz Epo, ist ein berüchtigtes Dopingmittel. Es fördert die Bildung von roten Blutkörperchen und steigert – wie man bislang glaubte – auf diese Weise die körperliche Leistungsfähigkeit. Der Wachstumsfaktor schützt und regeneriert aber auch Nervenzellen im Gehirn. Forscher vom Max-Planck-Institut für experimentelle Medizin in Göttingen haben nun herausgefunden, wie Epo dort wirkt. Sie haben entdeckt, dass geistige Herausforderungen in den Nervenzellen des Gehirns einen leichten Sauerstoffmangel (von den Forschern ‚funktionelle Hypoxie‘ genannt) auslösen. Dies regt die Produktion von Epo und seinen Rezeptoren in den aktiven Nervenzellen an. Dadurch werden aus benachbarten Vorläuferzellen neue Nervenzellen gebildet, und die Zellen verbinden sich effektiver untereinander.

Erythropoietin ist ein Wachstumsfaktor, der unter anderem die Produktion von roten Blutkörperchen anregt. So fördert es bei Anämie-Patienten die Blutbildung. Darüber hinaus wird der hochpotente Wirkstoff auch zur illegalen Leistungssteigerung im Sport eingesetzt.

 „Die Gabe von Epo verbessert die Regeneration nach einem Schlaganfall (genannt ‚Neuroprotektion‘ und ‚Neuroregeneration‘) und verringert so die Schäden im Gehirn. Patienten mit Störungen der geistigen Leistungsfähigkeit im Rahmen von Schizophrenie, Depression, Bipolarer Erkrankung oder Multipler Sklerose, die wir mit Epo behandelt haben, sind zudem deutlich leistungsfähiger“, sagt Hannelore Ehrenreich vom Max-Planck-Institut für experimentelle Medizin. Die Wissenschaftlerin erforscht zusammen mit ihren Kollegen seit Jahren die Rolle von Epo im Gehirn.

Mehr Nervenzellen

Ehrenreich und ihr Team haben nun in Tierversuchen an Mäusen systematisch untersucht, welcher körpereigene Mechanismus der höheren Leistungsfähigkeit des Gehirns nach Epo zugrunde liegt. Ihre Versuchsergebnisse zeigen, dass erwachsene Mäuse nach der Gabe des Wachstumsfaktors 20 Prozent mehr Nervenzellen in der Pyramidenschicht des Hippocampus, einer für Lernen und Gedächtnis entscheidenden Hirnregion, bilden. „Außerdem vernetzen sich die Nervenzellen besser und schneller mit anderen Nervenzellen und tauschen dadurch effizienter Signale aus“, sagt Ehrenreich.

Die Forscher ließen die Mäuse auf Laufrädern trainieren, deren Speichen in unregelmäßigen Abständen angeordnet waren. „Das Laufen in diesen Rädern erfordert das Erlernen komplexer Bewegungsabläufe, die für das Gehirn eine besondere Herausforderung sind“, erklärt Ehrenreich. Die Resultate belegen, dass die Mäuse nach einer Epo-Behandlung die für die Laufräder erforderlichen Bewegungen schneller lernen. Die Nager sind darüber hinaus deutlich belastbarer.

Höherer Sauerstoffbedarf

Den Göttinger Wissenschaftlern war nun das Verständnis der Mechanismen wichtig, welche diese potenten Epo Effekte erklären. Sie wollten der physiologischen Bedeutung des Epo-Systems im Gehirn auf die Spur kommen. In einer Reihe gezielter Experimente konnten sie belegen, dass Nervenzellen beim Lernen komplexer motorischer Aufgaben mehr Sauerstoff benötigen, als ihnen normalerweise zur Verfügung steht. Der dadurch entstehende leichte Sauerstoffmangel (relative Hypoxie) liefert in den Nervenzellen das Signal zur vermehrten Epo-Produktion. „Es handelt sich hierbei um einen selbstverstärkenden Prozess: Geistige Anstrengung führt zu leichter Hypoxie, von uns als ‚funktionelle Hypoxie‘ bezeichnet, der wiederum die Produktion von Epo und seinen Rezeptoren in den entsprechend aktiven Nervenzellen anregt. Epo steigert anschließend die Aktivität dieser Nervenzellen, bewirkt die Bildung neuer Nervenzellen aus benachbarten Vorläuferzellen, und erhöht deren komplexe Vernetzung, um auf diese Weise zu der bei Mensch und Maus messbaren Verbesserung der geistigen Leistungsfähigkeit zu führen“, erklärt Ehrenreich.

Der selbstverstärkende Zyklus aus geistiger Herausforderung, aktivitätsinduzierter Hypoxie und Epo-Produktion kann auf unterschiedliche Weise beeinflusst werden: „Die geistige Leistungsfähigkeit lässt sich durch konsequentes Lernen und geistiges Training über die Epo-Produktion der beteiligten Nervenzellen steigern. Ein ähnlicher Effekt wird bei Kranken durch die Verabreichung von zusätzlichem Epo erzielt“, sagt Ehrenreich.

Duftstoffe verbessern Lernen im Schlaf

Duftstoffe können sehr einfach helfen, neu Gelerntes im Schlaf besser zu speichern, wie Forscher*innen des Universitätsklinikums Freiburg zeigen

Experiment mit Schulklassen bestätigt und vereinfacht vielbeachtete Studie / Publikation in Scientific Reports der Nature-Gruppe

Müheloses Lernen im Schlaf ist der Traum eines jeden Menschen. Dass Gerüche den Lernerfolg erhöhen, wenn sie während des Lernens und später erneut während des Schlafs präsentiert werden, wurde erstmals vor einigen Jahren in aufwändigen Studien im Schlaflabor nachgewiesen. Nun haben Forscher*innen des Universitätsklinikums Freiburg,  des Freiburger Instituts für Grenzgebiete der Psychologie und Psychohygiene (IGPP) und der Fakultät für Biologie der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg gezeigt, dass dieser Effekt sehr einfach erzielt werden kann. Für die Studie lernten Schüler*innen zweier Schulklassen Englisch-Vokabeln – mit und ohne Duftstäbchen während der Lernphase und in der Nacht. Mit Duftreiz erinnerten sich die Schüler*innen deutlich besser an die Vokabeln. Die Studie, die eine Lehramtsstudentin im Rahmen ihrer Abschlussarbeit durchführte, erschien am 27. Januar 2020 im Open-Access-Journal Scientific Reports der Nature-Gruppe. 

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Wie sich extreme Umweltbedingungen auf das Gehirn auswirken

Am Beispiel einer Polarexpedition haben Wissenschaftler*innen der Charité – Universitätsmedizin Berlin und des Max-Planck-Instituts für Bildungsforschung die Effekte von sozialer Isolation und extremen Umweltbedingungen auf das Gehirn untersucht.

Studie auf der Neumayer-Station III in der Antarktis

Sie fanden Veränderungen im Gyrus dentatus, einem für das räumliche Denken und das Gedächtnis verantwortlichen Teilbereich des Hippokampus. Die Ergebnisse ihrer Studie sind in der Fachzeitschrift The New England Journal of Medicine erschienen.

 Die Neumayer-Station III des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), liegz auf dem Ekström-Schelfeis im atlantischen Sektor der Antarktis.
© Alexander Stahn/Charité
Die Neumayer-Station III des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), liegz auf dem Ekström-Schelfeis im atlantischen Sektor der Antarktis.
© Alexander Stahn/Charité

Wer zu einer Antarktis-Expedition auf die deutsche Neumayer-Station III des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), aufbricht, muss mit Temperaturen bis zu minus 50 Grad und nahezu vollständiger Dunkelheit im Winter rechnen. Das Leben auf der Station bietet wenig Privatsphäre und Rückzugsmöglichkeiten. Kontakte zur Außenwelt sind auf ein Minimum reduziert. Den Aufenthalt abzubrechen, ist zumindest während der langen Wintermonate keine Option: Evakuierungen im Notfall oder Nachschub von Nahrungsmitteln und Equipment sind nur während des relativ kurzen Sommers möglich. „Dieses Szenario bietet uns die Gelegenheit zu untersuchen, wie sich das Leben unter extremen Bedingungen auf das menschliche Gehirn auswirkt“, sagt Alexander Stahn vom Institut für Physiologie der Charité, Leiter der Studie und Assistant Professor an der Perelman School of Medicine der University of Pennsylvania. Gemeinsam mit Simone Kühn, Leiterin der Lise-Meitner-Gruppe Umweltneurowissenschaften am Max-Planck-Institut für Bildungsforschung, und mit Unterstützung des AWI erforschte er in der aktuellen Studie, ob sich die Struktur und die Funktion des menschlichen Gehirns im Verlaufe einer Antarktis-Expedition verändern.

An der Studie nahmen fünf Männer und vier Frauen freiwillig teil, die insgesamt 14 Monate auf der Polarforschungsstation verbrachten. Davon waren sie 9 Monate auf sich allein gestellt. Vor, während und nach der Mission absolvierten sie eine Reihe von computergestützten Kognitionstests. Diese prüften unter anderem die Konzentrationsfähigkeit, die Gedächtnisleistung und die Reaktionsfähigkeit sowie das räumliche Denken. Regelmäßige Bluttests sollten darüber hinaus Aufschluss über die Konzentration des sogenannten Wachstumsfaktors BDNF (brain-derived neurotrophic factor) geben – ein Protein, das sich stimulierend auf das Wachstum der Nervenzellen und Synapsen im Gehirn auswirkt. Um Veränderungen im Volumen insbesondere des Hippokampus, einer tief im Gehirn liegenden Region, feststellen zu können, bestimmte die Forschungsgruppe die Hirnstruktur der Proband*innen vor sowie nach der Mission in einem Magnetresonanztomografen. „Dazu nutzten wir eine besonders hochauflösende Methodik, die es ermöglicht, die einzelnen Teilbereiche des Hippocampus exakt zu vermessen“, sagt Simone Kühn. Eine neunköpfige Kontrollgruppe durchlief die gleichen Tests.

Die Messungen ergaben, dass sich ein bestimmter Teilbereich des Hippokampus, der Gyrus dentatus, bei den Expeditionsteilnehmer*innen nach Expeditionsende im Vergleich zur Kontrollgruppe verkleinert hatte. Der Gyrus dentatus spielt für die Festigung von Gedächtnisinhalten und das räumliche Denken eine wichtige Rolle. Die Veränderungen gingen dabei mit einer Verringerung des Wachstumsfaktors BDNF einher. Bereits nach dreimonatigem Aufenthalt in der Antarktis war die Konzentration des Wachstumsfaktors unter das vor der Expedition gemessene Niveau gesunken und hatte sich auch eineinhalb Monate nach der Expedition noch nicht normalisiert. In den Kognitionstests zeigten sich Effekte auf das räumliche Denken und die sogenannte selektive Aufmerksamkeit, die nötig ist, um nicht relevante Informationen zu ignorieren. Während sich Studienteilnehmer*innen nach wiederholter Absolvierung der Tests normalerweise darin verbessern, fiel dieser Lerneffekt geringer aus, je stärker das Volumen des Gyrus dentatus abgenommen hatte.

„Angesichts der geringen Anzahl an Probandinnen und Probanden sind die Ergebnisse unserer Studie vorsichtig zu interpretieren. Sie geben aber – wie auch erste Erkenntnisse bei Mäusen – einen wichtigen Hinweis darauf, dass sich extreme Umweltbedingungen negativ auf das Gehirn, insbesondere auf die Bildung neuer Nervenzellen im Gyrus dentatus des Hippocampus, auswirken können“, erklärt Alexander Stahn. Im nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler*innen nun untersuchen, ob beispielsweise Sport den beobachteten Veränderungen des Gehirns entgegenwirken kann.

Original Publication
Stahn, A. C., Gunga, H.-C., Kohlberg, E., Gallinat, J., Dinges, D. F., & Kühn, S. (2019). Brain changes in response to long-duration Antarctic expeditions. The New England Journal of Medicine, 381, 2273–2275. doi:10.1056/NEJMc1904905

Charité – Universitätsmedizin Berlin
Die Charité – Universitätsmedizin Berlin ist mit rund 100 Kliniken und Instituten an 4 Campi sowie 3.001 Betten eine der größten Universitätskliniken Europas. Im Jahr 2018 wurden hier 152.693 voll- und teilstationäre Fälle sowie 692.920 ambulante Fälle behandelt. An der Charité sind Forschung, Lehre und Krankenversorgung eng miteinander vernetzt. Konzernweit sind rund 18.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter für die Berliner Universitätsmedizin tätig. Damit ist die Charité eine der größten Arbeitgeberinnen Berlins. Rund 4.500 der Beschäftigten sind im Pflegebereich und 4.300 im wissenschaftlichen und ärztlichen Bereich tätig. Im Jahr 2018 hat die Charité Gesamteinnahmen von mehr als 1,8 Milliarden Euro erzielt. Mit mehr als 170,9 Millionen Euro eingeworbenen Drittmitteln erreichte die Charité einen erneuten Rekord. An der medizinischen Fakultät, die zu den größten in Deutschland gehört, werden mehr als 7.500 Studierende der Humanmedizin und der Zahnmedizin ausgebildet. Darüber hinaus gibt es 619 Ausbildungsplätze in 9 Gesundheitsberufen. http://www.charite.de

Ethische Fragen bei virtueller Realität in der Medizin

Forscher des Universitätsklinikums Freiburg mahnt sensiblen Einsatz von Möglichkeiten virtueller Realitäten in der Medizin und der Pflege an / Publikation in Nature Medicine

Demenz, Angsterkrankungen, Schlaganfall: Das Spektrum möglicher Anwendungen virtueller Realität (VR) wächst rasant. So kann auf Demenzkranke im Pflegeheim eine Simulation ihrer ursprünglichen Umgebung beruhigend wirken. „Grundsätzlich lassen sich mittels Virtueller Realität positive Effekte erzielen“, sagt der Neurologe Dr. Philipp Kellmeyer, Klinik für Neurochirurgie des Universitätsklinikums Freiburg und Freiburg Institute of Advanced Studies (FRIAS). Doch er warnt auch: „Oft werden die besonderen Bedürfnisse der Patientinnen und Patienten unzureichend berücksichtigt. Wenn Demenzkranke beispielsweise nicht mehr zwischen Realität und Fiktion unterscheiden können, ist das ein gravierender Eingriff in ihre Autonomie.“ Gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus den Niederlanden und der Schweiz hat er dazu am 29. Juli 2019 einen Artikel im Fachjournal Nature Medicine veröffentlicht.

„Die Grenze zwischen Realität und VR verschwimmt immer mehr“

Auch in der Behandlung von Essstörungen und des Aufmerksamkeits-Defizit-Hyperaktivitätssyndroms (ADHS) sowie in der forensischen Psychiatrie werden VR-Anwendungen erprobt. „Zwar kann man sich grundsätzlich vorstellen, dass VR-Anwendungen sehr positive Effekte haben. Wie Virtuelle Realität kognitiv und emotional auf die Betroffenen wirkt, ist aber noch kaum untersucht. Und die Grenze zwischen Realität und VR verschwimmt immer mehr“, so Kellmeyer.

Der Neurologe sieht drei zentrale Risiken bei der Anwendung:

• Die Überzeugungskraft der VR-Simulation kann für therapeutische Zwecke genutzt werden die letztlich auf einer Täuschung oder Illusion beruhen. Diese Instrumentalisierung schränkt die Autonomie der Patientinnen und Patienten ein und ist auch im Hinblick auf die Menschwürde mitunter problematisch.

• Die VR-Anwendung zielt auf eine Verhaltensänderung des Nutzers ab, der sich der Nutzer nicht entziehen kann. Dadurch ist die autonome Entscheidungsfindung gefährdet.

• Der Nutzer baut emotionale Bindungen zu virtuelle Figuren, sogenannten Avataren, auf und nimmt sie als vermeintliche reale Menschen an. Dies könnte einen sozialen Rückzug aus der realen Welt zur Folge haben.

Patienten frühzeitig in die Entwicklung einbeziehen

Diese Probleme lassen sich auf unterschiedliche Weise beheben. „Technologische Lösungen sollten nur da eingesetzt werden, wo die Probleme nicht politisch oder sozial gelöst werden können“, sagt Kellmeyer. Um neue Anwendungen stärker nutzerzentriert auszurichten, schlagen Kellmeyer und Kollegen vor, Patientinnen und Patienten frühzeitig in die Entwicklung einzubeziehen. „Wir sollten wegkommen von entwicklergetriebenen hin zu patientengetriebenen Innovationen.“

Original-Titel der Publikation: Ethical tensions of virtual reality treatment in vulnerable patients

DOI: 10.1038/s41591-019-0543-y

Link zur Studie: www.nature.com/articles/s41591-019-0543-y 

Tablets für sehbehinderte Menschen

Bastian Rapp erhält einen mit 2 Millionen Euro dotierten ERC Consolidator Grant für die Entwicklung taktiler Displays

Der Ingenieur Prof. Dr. Bastian E. Rapp vom Institut für Mikrosystemtechnik der Universität Freiburg erhält für seine Forschung zu taktilen Displays, deren Abbildung sehbehinderte Menschen ertasten können, einen mit 2 Millionen Euro dotierten Consolidator Grant des Europäischen Forschungsrats (ERC). Rapp und seine Arbeitsgruppe entwickeln neue Konzepte, wie solche Displays aufgebaut werden können. Ziel seines Projekts ist, eine Art Tablet für sehbehinderte Menschen zu entwickeln. Der ERC Grant, den Rapp während seiner Zeit am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) eingeworben hat, gehört zu den renommiertesten Preisen für europäische Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler.

Bastian E. Rapp. Foto: Markus Breig/KIT

Das Bild gewöhnlicher Displays entsteht mithilfe kleiner Lichtpunkte, den Pixeln. Bei taktilen Displays treten an ihrer Stelle tastbare Punkte aus der Oberfläche hervor, die so genannten Taxel. Bei ihnen handelt es sich um kleine Stifte, die mechanisch bewegt werden und deren oberes Ende als Punkt erscheint.

Jedoch ist diese Technologie viel weniger weit entwickelt und teurer als die Displays für sehende Menschen. Das liegt vor allem an der vergleichsweise aufwendigen Herstellung der entsprechenden Systeme. Da die letzten Jahrzehnte kaum Neuerungen bezüglich ihrer Funktionsweise gebracht haben, hat die Darstellung der am Markt verfügbaren Systeme eine schlechte Qualität: Die Auflösung des besten Systems, das knapp 50.000 Euro kostet, entspricht einem Bruchteil der Pixelzahl, die ein Nintendo Gameboy Anfang der 1990er Jahre hatte.

Mithilfe des ERC Grants wird Rapp Konzepte für Taxel entwickeln, die weitaus günstiger sind und die Herstellung portabler Systeme ermöglichen. Dabei arbeitet er mit dem Studienzentrum für Sehgeschädigte des KIT zusammen, um die Systeme in engem Austausch mit potenziellen Anwenderinnen und Anwendern zu entwickeln.

Rapp studierte Maschinenbau an der Universität Karlsruhe und wurde dort im Jahr 2008 über die Entwicklung eines Biosensorsystems für die biomedizinische Diagnostik promoviert. 2017 schloss er seine Habilitation mit der Veröffentlichung eines Lehrbuchs über die Fluidmechanik in mikrofluidischen Systemen ab. Er war zuletzt Gruppenleiter am Institut für Mikrostrukturtechnik des KIT. Im November 2018 folgte er dem Ruf auf die Professur für Prozesstechnologie an das Institut für Mikrosystemtechnik der Universität Freiburg. Er ist darüber hinaus Mitgründer und Geschäftsführer der Glassomer GmbH, die hochauflösende 3-D-Drucktechnologien für Glas entwickelt. Für seine Arbeiten wurde er unter anderem mit dem Edison Award der General Electric (GE) Foundation, dem GMM-Preis der Gesellschaft für Mikroelektronik, Mikrosystem- und Feinwerktechnik sowie dem Förderpreis des Arbeitgeberverbands Südwestmetall ausgezeichnet.

Mit Telemedizin länger leben

Studienergebnisse belegen Vorteile der Telemedizin

für Patienten mit Herzschwäche


Berlin, 27.08.2018 Die telemedizinische Mitbetreuung von Patienten mit Herzschwäche führt zu weniger Krankenhausaufenthalten und zu einer längeren Lebensdauer. Dies gilt gleichermaßen für Patienten im ländlichen Raum und in Metropolregionen. Das haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Charité – Universitätsmedizin Berlin herausgefunden. Die Ergebnisse wurden jetzt in der Fachzeitschrift Lancet* veröffentlicht.

Telemedizinisches Versorgungskonzept. Copyright: Charité
Telemedizinisches Versorgungskonzept. Copyright: Charité

Im Rahmen des Forschungsprojektes „Gesundheitsregion der Zukunft Nordbrandenburg – Fontane“ hat das Team um Prof. Dr. Friedrich Köhler vom Zentrum für kardiovaskuläre Telemedizin der Charité 1.538 Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz untersucht. Die Hälfte von ihnen wurde telemedizinisch mitbetreut, die andere Hälfte wurde konventionell behandelt. Die klinische Studie wurde bundesweit zusammen mit 113 kardiologischen und 87 hausärztlichen Einrichtungen durchgeführt.

Die telemedizinisch mitbetreuten Patienten erhielten vier Messgeräte: ein Elektrokardiogramm (EKG) mit Fingerclip zur Messung der Sauerstoffsättigung, ein Blutdruckmessgerät, eine Waage sowie ein Tablet zur Selbsteinschätzung des Gesundheitszustandes. Über das Tablet wurden die Werte automatisch an das Zentrum für kardiovaskuläre Telemedizin der Charité übertragen. Ärzte und Pflegekräfte des Zentrums bewerteten die übertragenen Messwerte – 24 Stunden täglich, sieben Tage die Woche. Bei einer Verschlechterung der Werte ergriffen sie entsprechende Maßnahmen, zum Beispiel die Veränderung der Medikation, die Empfehlung für einen ambulanten Arztbesuch oder die Krankenhauseinweisung. Primäre Studienziele waren, ungeplante kardiovaskuläre Krankenhausaufnahmen zu vermeiden und die Patienten möglichst lange außerhalb eines Krankenhauses behandeln zu können sowie die Lebenserwartung zu erhöhen. Weitere Studienziele umfassten die Erhöhung der Lebensqualität und der Selbstmanagementfähigkeit der Patienten. Zudem sollte überprüft werden, ob telemedizinische Mitbetreuung strukturelle Defizite der medizinischen Versorgung auf dem Land gegenüber städtischen Regionen ausgleichen kann.

Die Studienergebnisse zeigen, dass die telemedizinisch mitbetreuten Patienten weniger Tage durch ungeplante Einweisungen aufgrund von Herzinsuffizienz im Krankenhaus verbringen mussten: im Durchschnitt waren es 3,8 Tage pro Jahr im Vergleich zu 5,6 Tagen pro Jahr in der Kontrollgruppe. Damit haben die telemedizinisch mitbetreuten Patienten insgesamt und bezogen auf die einjährige Studiendauer pro Patient signifikant weniger Tage durch ungeplante kardiovaskuläre Krankenhausaufenthalte oder Tod verloren: 17,8 Tage im Vergleich zu 24,2 Tagen in der Kontrollgruppe. Darüber hinaus wies die telemedizinische Patientengruppe eine signifikant geringere Gesamtsterblichkeit im Vergleich zur Kontrollgruppe auf. Von 100 Herzinsuffizienzpatienten starben in einem Jahr unter den regulären Bedingungen etwa 11 Patienten (11,3 pro 100 Patientenjahre), mit telemedizinischer Mitbetreuung hingegen etwa 8 Patienten (7,8 pro 100 Patientenjahre).

„Die Studie konnte nachweisen, dass mit Telemedizin eine Lebensverlängerung erreicht werden kann“, erklärt Prof. Köhler. Dieses Ergebnis wurde unabhängig davon erreicht, ob der Patient in einer strukturschwachen ländlichen Gegend oder in einer Metropolregion lebt. Damit eignet sich Telemedizin, um regionale Versorgungsunterschiede zwischen Stadt und Land auszugleichen und die Versorgungsqualität insgesamt zu verbessern.

„In einem nächsten Schritt möchten wir unsere erhobenen Daten gesundheitsökonomisch analysieren und prüfen, welche Kosteneinsparungen für das Gesundheitssystem durch telemedizinische Mitbetreuung möglich sind. Zudem untersuchen wir ein Jahr nach dem Studienende, ob telemedizinische Mitbetreuung auch nach ihrem Abschluss einen nachhaltigen Einfluss auf den Krankheitsverlauf hat“, ergänzt Prof. Köhler.

*Koehler F et al. Efficacy of Telemedical Interventional Management in Patients with Heart Failure (TIM-HF2): a randomised, controlled, parallel-group, unmasked trial, Lancet 2018. DOI 10.1016/S0140-6736(18)31880-4.

Forschungsprojekt „Gesundheitsregion der Zukunft Nordbrandenburg – Fontane“

Das Projekt „Gesundheitsregion der Zukunft Nordbrandenburg – Fontane“ wurde von 2009 bis 2018 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 10,2 Millionen Euro gefördert. Darüber hinaus hat das Land Brandenburg die technische Entwicklung des in der Studie verwendeten Telemedizinsystems mit 4,5 Millionen Euro unterstützt. Projektpartner sind die GETEMED Medizin- und Informationstechnik AG, die Deutsche Telekom Healthcare and Security Solutions GmbH, die Hasso-Plattner-Institut für Softwaresystemtechnik GmbH, die Thermo Fisher Scientific Clinical Diagnostics Brahms GmbH sowie die assoziierten Kooperationspartner AOK Nordost und BARMER.

Den unstillbaren Hunger abschalten

Ein neuer Wirkstoff soll jungen Patienten mit genetisch bedingter Adipositas helfen

Berlin, 08.05.2018 Im Rahmen einer aktuellen Studie haben Forscher des Instituts für Experimentelle Pädiatrische Endokrinologie der Charité – Universitätsmedizin Berlin Übergewicht erfolgreich behandelt, das durch einen Gendefekt verursacht wurde. Die jungen Patienten profitierten von einem Wirkstoff, der gleichzeitig neue Erkenntnisse über die grundlegenden Signalwege des Sättigungsgefühls ermöglicht. Veröffentlicht wurden die Ergebnisse im Journal Nature Medicine*.

Eine Mutation in der genetischen Bauanleitung des Leptin-Rezeptor (LEPR) führt bei den Betroffenen bereits in den ersten Lebensmonaten zu einem starken Hungergefühl. Die Folge ist eine ausgeprägte Fettleibigkeit bereits in der Kindheit. In der Regel gelingt es den Patienten nicht, durch vermehrte Bewegung und reduzierte Kalorienaufnahme, das Körpergewicht längerfristig zu stabilisieren. Darüber hinaus ziehen die Patienten häufig keinen Nutzen aus einer Adipositaschirurgie. Umso wichtiger ist der medikamentöse Behandlungsansatz für die Betroffenen.

Bereits vor zwei Jahren konnte Dr. Peter Kühnen mit der Arbeitsgruppe an der Charité zeigen, was für eine zentrale Rolle der Melanocortin-4-Rezeptor (MC4R) für den Energiehaushalt des Organismus und die Regulierung des Körpergewichts spielt. Im Gehirn führt normalerweise die Bindung des sogenannten „Sättigungshormons“ Leptin an den LEPR über mehrere Schritte zur Produktion des Melanozyten-stimulierendes Hormons (MSH). Die Bindung von MSH an MC4R löst dann das eigentliche Sättigungssignal in den Zellen aus. Ist der Rezeptor LEPR jedoch defekt, wird die Signalkaskade der Sättigung unterbrochen und ein ungestilltes Hungergefühl begünstigt das Entstehen einer Adipositas. Das im Rahmen der jetzt veröffentlichten Studie zur Behandlung eingesetzte Peptid bindet im Gehirn der Patienten an MC4R und löst das Sättigungssignal wieder aus. In Zusammenarbeit mit der Clinical Research Unit des Berliner Instituts für Gesundheitsforschung/Berlin Institute of Health (BIH) konnte das Team eine deutliche Gewichtsreduktion der behandelten Patienten mit LEPR-Gendefekt beobachten.

Dr. Kühnen: „Wir haben außerdem untersucht, weshalb das eingesetzte Peptid so wirksam ist und im Vergleich zu anderen Präparaten mit einem ähnlichen Wirkprinzip zu keinen schweren Nebenwirkungen führte. Hier konnten wir zeigen, dass ein besonderer Signalweg des MC4R aktiviert wird, der eine wichtige und bisher unterschätzte Rolle spielt.“ Im Rahmen der kommenden Untersuchungen will das Team von Dr. Kühnen ermitteln, ob es weitere Patienten gibt, die von dem Wirkstoff profitieren können: „Denkbar ist, dass es Patientengruppen mit einer Funktionsstörung in diesem Signalweg gibt, die für eine derartige Therapie in Frage kommen.“

*Clément K, et al., MC4R agonism promotes durable weight loss in patients with leptin receptor deficiency, Nature Medicine (2018), doi:10.1038/s41591-018-0015-9.

Hat die innere Uhr Einfluss auf Krebserkrankungen?

Hält die innere Uhr die Krebserkrankung in Schach?

Charité-Wissenschaftler entdecken neuen krebsvorbeugenden Mechanismus

 

Foto: Pexels

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Berlin, 13.12.2017 Sie steuert unseren Schlaf, unser Appetitgefühl und unsere Temperatur – die biologische Uhr gibt unserem Körper den Takt vor. Doch welche Rolle spielt sie in der Behandlung von Krebs? Forscher der Charité – Universitätsmedizin Berlin fanden jetzt heraus, dass die innere Uhr die Zellvermehrung reduzieren kann. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift PLOS Biology* veröffentlicht.

In jeder menschlichen Zelle tickt eine eigene innere Uhr, die sogenannte zirkadiane Uhr, die einem 24-Stunden-Rhythmus folgt. Sie steuert beispielsweise Stoffwechselprozesse und die Zellteilung. Der zentrale Taktgeber für die einzelnen Uhren sitzt im Gehirn und wird durch den Wechsel von Licht und Dunkelheit beeinflusst und folgt einem Tag-Nacht-Rhythmus. Ist der Ablauf der inneren Uhr permanent gestört, können auch Stoffwechseltätigkeit und Zellteilung verändert werden. Der Mensch ist dann anfälliger für Krankheiten, wie beispielsweise Krebs.

Das Team um Privatdozentin Dr. Angela Relógio vom Molekularen Krebsforschungszentrum und Institut für Theoretische Biologie untersuchte das Zusammenspiel zwischen Uhr- und Zellzykluskomponenten und den dysregulierenden und hyperaktiven Effekten eines Proteins namens RAS, das bei etwa einem Viertel aller Krebserkrankungen verändert nachzuweisen ist. Die Wissenschaftler konzentrierten sich zudem auf zwei weitere Proteine (Ink4a und Arf), die bekannt dafür sind, Tumorerkrankungen zu unterdrücken. Im Zuge ihrer Forschungen konnten sie nachweisen, dass RAS, das für die Zellvermehrung verantwortlich ist, das Zusammenspiel von innerer Uhr und Zellzyklus beeinträchtigen kann. Dies geschieht über die Proteine (Ink4a und Arf), die sonst Krebs unterdrücken. Ihre Ergebnisse heben die bedeutende Rolle der inneren Uhr in ihrer Funktion als krebsvorbeugenden Mechanismus hervor. „Aufgrund unserer Ergebnisse im Zellmodel scheint es, dass die Uhr wahrscheinlich als Tumorsuppressor wirkt und dass es für Krebszellen von Vorteil ist, die zirkadiane Kontrolle zu umgehen“, erklärt die Krebsforscherin Relógio, deren Nachname auf Portugiesisch passenderweise Uhr bedeutet. „Man kann nicht aufhören, sich zu fragen, ob ein unterbrochenes zirkadianes Timing als nächstes potenzielles Kennzeichen von Krebs aufgenommen werden sollte“, ergänzt sie.

In ihren nächsten Schritten fokussieren sich die Wissenschaftler auf umfassende Studien in zellulären Modellen. Dabei wird die Behandlung mit verschieden Chemotherapeutika simuliert, um den Einfluss der biologischen Uhr auf die Behandlung noch weiter zu präzisieren. Die neuen Erkenntnisse unterstreichen bisher publizierte Chronotherapiestudien und die Relevanz der biologischen Uhr. Um maximale Behandlungsergebnisse zu erzielen, sollte die Krebstherapie überdacht und die individuelle innere Uhr eines Patienten im Rahmen der Therapie berücksichtigt werden.

*Rukeia El-Athman, Nikolai N. Genov, Jeannine Mazuch, Kaiyang Zhang, Yong Yu, Luise Fuhr, Mónica Abreu, Yin Li, Thomas Wallach, Achim Kramer, Clemens A. Schmitt, Angela Relógio. The Ink4a/Arf locus operates as a regulator of the circadian clock modulating RAS activity. Plos Biology. 2017 Dec. doi: 10.1371/journal.pbio.2002940.