Skip to main content

2019 Mai - Karl Schneider

Abspielen

DI Dr. Karl Heinrich Schneider

MedUni Wien RESEARCHER OF THE MONTH, Mai 2019

Die Jury „Researcher of the Month” verleiht die Auszeichnung für diesen Monat Herrn Dr. Karl Heinrich Schneider aus Anlass der im Top-Journal „Biomaterials“ (DIIF 8.86) erschienenen Arbeit „Acellular vascular matrix grafts from human placenta chorion: Impact of ECM preservation on graft characteristics, protein composition and in vivo performance“ [1]. Die multidisziplinäre Studie entstand im Rahmen einer junior Post-Doc Stelle von DI Dr. Schneider am Zentrum für Biomedizinische Forschung in der Arbeitsgruppe von Ass.Prof.in DDr.in Helga Bergmeister (Abteilung für Biomedizinische Forschung, Leiter: Univ.Prof. Dr. Bruno K Podesser) mit finanzieller Unterstützung des Ludwig Boltzmann Cluster für Kardiovaskuläre Forschung und in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Priv. Doz. DI Dr. Klaus Kratochwill (Klinische Abteilung für Pädiatrische Nephrologie und Gastroenterologie), der Arbeitsgruppe von Ao.Univ.Prof. DI Dr. Heinrich Schima (Zentrum für Medizinische Physik und Biomedizinische Technik), Ao.Univ.-Prof in Magin Drin Ingrid Walter (Histologie und Embryologie an der Veterinärmedizinischen Universität Wien), Univ.Prof. DI Dr. Heinz Redl (Ludwig Boltzmann Institut für Experimentelle und Klinische Traumatologie, Wien) und DI Dr. Andreas Teuschl (Fachhochschule Technikum Wien, Department of Biochemical Engineering).

Arterien der humanen Plazenta als Blutgefäßprothesen

In einer kürzlich veröffentlichten Studie konnte Dipl.-Ing. Dr. Karl Heinrich Schneider zeigen, dass sich aus Arterien der humanen Plazenta Blutgefäßprothesen entwickeln lassen. Diese klinisch relevanten Forschungsergebnisse wurden 2018 im Top Journal BIOMATERIALS (IF 8.86) unter dem Titel: „Acellular vascular matrix grafts from human placenta chorion: Impact of ECM preservation on graft characteristics, protein composition and in vivo performance“, veröffentlicht (1).

Blutgefäßerkrankungen stellen in den Industrieländern ein immer größer werdendes Problem dar. Das Risiko steigt mit dem zunehmenden Bevölkerungsalter. Die Behandlung von Veränderungen arterieller Blutgefäße mit kleinerem Durchmesser (< 6 mm) stellt sich durch die begrenzte Verfügbarkeit geeigneter körpereigener Blutgefäße und die derzeit unzureichende Biokompatibilität synthetischer Materialien als schwierig heraus. Daher ist die Entwicklung neuer Prothesenmaterialien dringend erforderlich.

Die Plazenta ist ein Gewebe das aus einem ausgeprägten Gefäßsystem besteht. Als „klinisches Ersatzteillager“ kann es ideal zur Gewinnung humanem Gewebes, insbesondere Spendergefäßen herangezogen werden (2, 3). Zur Herstellung der Gefäßprothesen werden während eines sogenannten Dezellularisationsprozesses Zellen aus der Gefäßstruktur von Arterien der Plazenta entfernt. Dadurch können mögliche Abstoßungsreaktionen vermieden werden. Zudem wird durch die Verwendung eines besonders gewebsschonenden Verfahrens die Grundstruktur der natürlichen Blutgefäße besser erhalten. Die so gewonnenen Prothesen weisen hinsichtlich ihrer biomechanischen Eigenschaften eine hohe Ähnlichkeit mit natürlichen Gefäßen auf (4). Im Rahmen der jüngsten Studie über die Herstellung und Charakterisierung dezellularisierter Blutgefäße aus der humanen Plazenta konnte gezeigt werden, dass die dezellularisierte Matrix frei von nicht tolerierbaren Nebenwirkungen ist und keine toxische Wirkung auf menschliche Zellen ausübt. Eine Anwendung als Aorteninterponat in einem Rattenmodell unterstrich die positiven Eigenschaften dieses Materials in der präklinischen Anwendung. Außerdem wurden Experimente zur genauen Aufschlüsselung der molekularen Zusammensetzung der zellfreien Gefäßprothesen durchgeführt (1). Die Ergebnisse sind Ausgangspunkt für die Durchführung weiterer Studien zur Entwicklung kleinlumiger Gefäßprothesen aus menschlichem Plazentagewebe.

Die Arbeit von Dr. Schneider ist ein Beispiel dafür, dass Biomaterialien, die aus natürlichen Geweben hergestellt werden, eine wichtige Rolle in der regenerativen Medizin spielen können. Sie unterstreicht auch, dass die humane Plazenta eine wertvolle Quelle für Gewebe darstellt, welche durch entsprechende verfeinerte Techniken gewonnen werden können.

Wissenschaftliches Umfeld

Dipl.-Ing. Dr. Karl H. Schneider studierte Biotechnologie an der Universität für Bodenkultur in Wien und schloss das Diplomstudium 2011 mit Auszeichnung ab. Danach forschte Dr. Schneider im Rahmen seiner Doktorarbeit am Ludwig-Boltzmann-Institut für Experimentelle und Klinische Traumatologie, AUVA Research Center im Lorenz Böhler Unfallkrankenhaus an Strategien zur Neubildung von Blutgefäßen in künstlichem Gewebe (5) und der Herstellung kleinerer Gefäßprothesen aus humanem Plazentamaterial. Er entwickelte ein spezielles Verfahren, bei dem aus der Plazenta isolierte Arterien mit verschiedenen chemischen Lösungen durchspült werden, um sämtliche Zellen und Zellbestandteile schonend aus dem Blutgefäß auszuwaschen (4). Dieses Projekt wurde durch das 7th Frame EU Projekt BIODESIGN finanziert und beinhaltete einen regen Austausch mit internationalen Partneruniversitäten. 2016 beendete er sein Doktorat ebenfalls mit Auszeichnung.

Im Anschluss wechselte Dr. Schneider an die Medizinische Universität Wien in die Arbeitsgruppe von Ass.Prof.in DDr.in Helga Bergmeister am Zentrum für Biomedizinische Forschung. Die Entwicklung biologisch abbaubarer Gefäßimplantate ist seit vielen Jahren ein Forschungsschwerpunkt des Zentrums für Biomedizin. Im Rahmen seiner wissenschaftlichen Projekte arbeitet Dr. Schneider eng mit nationalen und internationalen Kollegen zusammen. Laufende Kollaborationen im Inland bestehen mit dem Zentrum für Medizinische Physik und Biomedizinische Technik (A.Univ.Prof. DI Dr H Schima, Ass.Prof. Dr. F Moscato, Dipl.-Ing. Christian Grasl), der Universitätsklinik für Kinder und Jugendheilkunde (Priv.Doz. DI Dr. K Kratochwill) und der Universitätszahnklinik (Assoc.Prof. Dr. H Agis). Des Weiteren gibt es Kooperationen mit der Veterinärmedizinischen Universität Wien (Institut für Pathologie und Gerichtliche Veterinärmedizin; Univ. Prof.in I Walter), der Technischen Universität Wien (Univ.Prof. Dr. R Liska, Assoc.Prof. Dr. A Ovsianikov, Dr. S Baudis), der University of Applied Sciences, FH Technikum Wien (Dr. A Teuschl, X Monforte, MSc), der Universität für Bodenkultur (Univ.Prof. Dr. J Grillari, Prof. Dr. J Toco-Herrera), sowie dem Austrian Cluster for Tissue Regeneration. Internationale Kooperationen finden unter anderen mit der University of Southampton, Centre for Human Development, Stem Cells and Regeneration, UK (Leiter: Univ.Prof. R Oreffo, Dr. S Inglis) und dem INEB – Instituto de Engenharia Biomédica / i3S, Portugal (Univ.Prof. Ines Concalves, Andreia Pereira, MSc) statt.

Ausgewählte Literatur

1.         Schneider KH, Enayati M, Grasl C, Walter I, Budinsky L, Zebic G, et al. Acellular vascular matrix grafts from human placenta chorion: Impact of ECM preservation on graft characteristics, protein composition and in vivo performance. Biomaterials. 2018;177:14-26.

2.         Inglis S, Schneider KH, Kanczler JM, Redl H, Oreffo ROC. Harnessing Human Decellularized Blood Vessel Matrices and Cellular Construct Implants to Promote Bone Healing in an Ex Vivo Organotypic Bone Defect Model. Adv Healthc Mater. 2018:e1800088.

3.         Hackethal J, Muhleder S, Hofer A, Schneider KH, Pruller J, Hennerbichler S, et al. An Effective Method of Atelocollagen Type 1/3 Isolation from Human Placenta and Its In Vitro Characterization in Two-Dimesional and Three-Dimensional Cell Culture Applications. Tissue Eng Part C Methods. 2017;23(5):274-85.

4.         Schneider KH, Aigner P, Holnthoner W, Monforte X, Nurnberger S, Runzler D, et al. Decellularized human placenta chorion matrix as a favorable source of small-diameter vascular grafts. Acta Biomater. 2016;29:125-34.

5.         Rohringer S, Hofbauer P, Schneider KH, Husa AM, Feichtinger G, Peterbauer-Scherb A, et al. Mechanisms of vasculogenesis in 3D fibrin matrices mediated by the interaction of adipose-derived stem cells and endothelial cells. Angiogenesis. 2014;17(4):921-33.


DI Dr. Karl Heinrich Schneider

Medizinische Universität Wien
Zentrum für Biomedizinische Forschung
Ludwig Boltzmann Cluster für Kardiovaskuläre Forschung
Währinger Gürtel 18-20
1090 Wien

T: +43 (0)1 40400-52160
karl.schneider@meduniwien.ac.at