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Über uns

Das im Dezember 2009 gestartete Zentrum für Innovationskompetenz (ZIK) plasmatis, welches vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird, steht für eine einzigartige Kombination von interdisziplinärer Grundlagenforschung innerhalb des neuen Forschungsgebietes Plasmamedizin. In unserem Zentrum werden die Expertisen von Biochemikern, Pharmazeuten, Biologen und Physiker kombiniert.

In den vergangen Jahren hat sich das ZIK plasmatis zu einem internationalen Themenführer auf dem Gebiet der Plasmamedizin mit dem Fokus Wundheilung entwickelt. Diese Forschungen werden in den Gebieten der Plasma-Flüssigkeitswechselwirkungen und der Beeinflussung von zellulären Redoxprozessen mithilfe kalter Plasmen durch zwei neue Nachwuchsgruppen "Plasma-Flüssigkeits-Effekte" und "Plasma-Redox-Effekte", die für weitere 5 Jahre vom BMBF gefördert werden, vertieft und detailliert untersucht. Zudem sind die beiden bestehenden Nachwuchsgruppen als Forschergruppen "Plasma-Quellenkonzepte" (ehem. "Extrazelluläre Effekte") und "Plasma-Wundheilung" (ehem. "Zelluläre Effekte") am Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. verstetigt und bringen ihre Expertisen als assoziierte Partner mit in das ZIK plasmatis ein.

Dem ZIK plasmatis stehen modernste Methoden und ein weltweit einzigartiges Equipment zur Verfügung, um die interdisziplinäre Grundlagenforschung am Standort Greifswald weiter zu vertiefen und auf neue klinische Themengebiete zu übertragen.

Nachwuchsforschergruppe „Plasma-Redox-Effekte“

Reaktive Moleküle („freie Radikale“) vermitteln die biologische Plasmawirkung. Dabei greifen sie in sogenannte „Redox“-Prozesse von Zellen ein. Die vom Plasma produzierten Moleküle sind die gleichen, die bei physiologischen Prozessen in körpereigenen Zellen entstehen und dort sogar als Signalmoleküle fungieren. Welche Zellantwort ausgelöst wird, hängt von der zellulären Enzymausstattung und der Qualität und Quantität der durchs Plasma freigesetzten Spezies ab. In vielen Krankheiten wie bspw. Krebs ist die zelluläre Enzymausstattung verändert. Plasmabehandlungen können hier therapeutisch wirken.

Die Nachwuchsforschergruppe „Plasma-Redox-Effekte“ betreibt Grundlagenforschung auf der Schnittstelle verschiedener Forschungsdisziplinen. Dazu gehören die Redox-Biologie, die Plasmamedizin, die Onkologie und die Immunologie. Gearbeitet wird mit Tumor- und Immunzellen in zwei und dreidimensionalen Zellkulturmodellen, Primärzellen, Tiermodellen und Patientenproben.

Fortgeschrittene Krebsstadien stellen Patienten und Ärzte vor zwei Herausforderungen. Zum einen streuen Krebszellen für viele Therapien schwer erreichbar im ganzen Körper (Metastasierung) und verursachen dadurch über 90% der Krebstoten. Zum anderen regulieren diese Krebszellen die Erkennung durch Immunzellen aktiv herunter. Die Nachwuchsgruppe erforscht, inwieweit die Plasmabehandlung Krebszellen für das Immunsystem sichtbar machen kann. Dadurch entstehen die Krebszellen-bekämpfende Immunzellen, die im ganzen Körper wirksam sind. Das Prinzip ist bereits aus anderen Therapieformen bekannt, in denen auch reaktive Spezies produziert werden. Ob dem Plasma eine Rolle in der Etablierung von Antitumor-Immunantworten zukommt, wird unter anderem in Hautkrebsmodellen untersucht.

Nachwuchsgruppenleiter ZIK plasmatis - "Plasma Redox Effects":
Dr. Sander Bekeschus
Tel.: +49 (0) 3834 - 554 3948
plasmatisinp-greifswaldde

ONKOTHER-H

Das Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie und die Hautklinik der Unimedizin Rostock untersuchen innovative Therapien gegen Hautkrebs - mit einer Förderung des Landes-Exzellenzforschungsprogramms.

Hautkrebs ist mit Abstand die häufigste Tumorart. Die Zahl der jährlichen Neuerkrankungen wird in Studien mit über 200.000 Fällen in Deutschland angegeben. Bei einem Zehntel der Betroffenen wird ein malignes Melanom festgestellt, schwarzer Hautkrebs, der schnell Metastasen im Körper bildet und binnen weniger Monate zum Tod führen kann. Um die Behandlung zu verbessern, erforscht ein Bündnis unter Federführung der Hautklinik der Universitätsmedizin Rostock neue innovative Therapieformen. Hierbei sollen kalte Plasmen, die im Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie (INP) in Greifswald erforscht werden, sowie sogenannte kleine Moleküle - Substanzen, die gezielt in den Stoffwechsel von Tumorzellen eingreifen und diese am Wachstum hindern - eingesetzt werden. Weitere Partner sind die Universitäten in Rostock und Greifswald, die Universitätsmedizin Greifswald sowie das Alfred Krupp Wissenschaftskolleg Greifswald. Das Projekt startete im Oktober 2018.

Das über einen Zeitraum von dreieinhalb Jahren angelegte Vorhaben ONKOTHER-H wird im Rahmen des zweiten Exzellenzforschungsprogramms des Landes mit insgesamt zwei Millionen Euro gefördert. Die Mittel stammen aus dem Europäischen Sozialfonds und dienen dazu, die Spitzenforschung in der Region auszubauen. Durch die Förderung werden Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschatfler ihre Qualifikation innerhalb des Projektzeitraums durch die Bearbeitung einer exzellenten Forschungsprogrammatik innerhalb von Forschungsverbünden weiter ausbauen. Ziel des Verbundes ist es, eine translationale Entwicklungsplattform für neue Krebstherapien zu etablieren. Dazu haben sich die homogenen Hautkrebsentitäten, die mit Abstand den häufigsten Krebs des Menschen darstellen, als Modelle etabliert. Am Beispiel der Krebsentitäten kutanes Melanom und Plattenepithelkarzinom der Haut werden translational neue chemische und pharmakologisch relevante Moleküle (small molecules) und die innovative Behandlung mit kaltem Atmosphärendruckplasma sowie deren Kombination von der Zellkultur bis in die in vivo Situation hinein evaluiert. Dabei werden von dem in jedem Bereich international exzellent ausgewiesenen Verbund insbesondere die folgenden Forschungsfelder bearbeitet:

  • Synthese neuer pharmakologisch relevanter Moleküle: small molecules (Indirubin-N-Glykoside und Oxindolglykoside)
  • Erschließung von kaltem Atmosphärendruckplasma als onkologische Therapieform und Kombination mit small molecules
  • anti-tumorigene Wirkung dieser neuen Therapieformen auf zellulärer Ebene (in vitro)
  • anti-tumorigene Wirkung dieser neuen Therapieformen in Tiermodellen (in vivo)
  • Einsatz in Pilotstudien als Untersucher-initiierte Studien (z.B. palliativer Einsatz von Atmosphärendruckplasma bei Patienten mit Plattenepithelkarzinomen im Kopf-/ Halsbereich)

In Greifswald wurden bereits vielverspechende Ergebnisse bei der Inaktivierung von Tumorzellen durch Plasma erzielt. In dem neuen Projekt geht es darum, dieses Verfahren zu optimieren und ein weiteres Anwendungsfeld zu erschließen. Die Kooperation mit der Universität Rostock biete die Möglichkeit, eine möglicherweise wirksame Alternative im Kampf gegen Krebs zu testen, die etablierte Behandlungsmethoden wie die Chemotherapie ergänzt.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. med. Steffen Emmert
Direktor der Klinik und Poliklinik für Dermatologie und Venerologie
Universitätsmedizin Rostock
Tel. 0381 494-9700
E-Mail: steffen.emmertmed.uni-rostockde

Dr. Sander Bekeschus
Leiter der Forschergruppe "Plasma-Redox-Effekte"
Zentrum für Innovationskompetenz (ZIK) plasmatis
Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie (INP)
Tel. 03834 554-3948
E-Mail: sander.bekeschusinp-greifswaldde

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Dr. Sander Bekeschus zeigt eine Aufnahme von Co-Kulturen aus Tumorzellen und Immunzellen, die im Bild als grüne bzw. rote Punkte dargestellt sind.

Projekt "Immuntherapie durch Kombination des TLR-Agonisten Imiquimod und eines anti-PD-1 Checkpoint Inhibitoren im Plattenepithelkarzinom des Kopf-Hals-Bereichs""

Die STIFTUNG TUMORFORSCHUNG KOPF-HALS fördert das Vorhaben "Immuntherapie durch Kombination des TLR-Agonisten Imiquimod und eines anti-PD-1 Checkpoint Inhibitoren im Plattenepithelkarzinom des Kopf-Hals-Bereichs" für ein Jahr. Das Projekt wird unter Leitung von Dr. Sander Bekeschus, Nachwuchsgruppenleiter des ZIK plasmatis "Plasma-Redox-Effekte" durchgeführt. Mit den Mitteln werden sie die Immuntherapie durch Kombination des TLR-Agonisten Imiquimod und eines anti-PD-1 Checkpoint Inhibitoren im Plattenepithelkarzinom des Kopf-Hals-Bereichs untersuchen. Kopf-Hals-Tumoren (KHT) sind maligne Läsionen, welche in Mund, Nase, Rachen, Sinus, Speicheldrüsen oder Larynx ihren Ursprung haben. Mit über 90 % sind Plattenepithelkarzinome die Häufigste Tumorentität in diesem Bereich. 2015 waren weltweit ca. 5,5 Mio. Menschen betroffen (380.000 Todesfälle) und jedes Jahr kommen ca. 500.000 Neuerkrankungen hinzu. Ziel der Arbeit ist es, trotz gegebener Blockademechansimen eine Entzündung im Tumor zu generieren um letztendlich dessen Bekämpfung (Tumorlyse) durch Immunzellen zu fördern.

 

 

Ansprechpartner:

Dr. Sander Bekeschus
Leiter der Forschergruppe "Plasma-Redox-Effekte"
Zentrum für Innovationskompetenz (ZIK) plasmatis
Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie (INP)
Tel. 03834 554-3948
E-Mail:sander.bekeschus@inp-greifswald.de

 

Nachwuchsgruppe "Plasma-Flüssigkeits-Effekte"

Diese Nachwuchsgruppe soll insbesondere folgender Fragestellung nachgehen: Lassen sich über eine detaillierte Analytik von Plasma-Flüssigkeits-Wechselwirkungen einzelne, für spezielle biologische Effekte hauptverantwortliche redoxaktive Spezies identifizieren?

Ziel der Nachwuchsgruppe "Plasma-Flüssigkeits-Effekte" ist, die vom Plasma angeregten chemischen Prozesse in wässrigen Flüssigkeiten in ihrer Komplexität besser zu verstehen und gezielt steuern zu können. Dafür sollen auf der Basis einer Flüssigkeitsanalytik in Kombination mit Plasma- und Gasphasendiagnostik wesentliche, im Ergebnis von Plasma-Flüssigkeits-Wechselwirkungen entstehende reaktive Komponenten und deren Rolle für nachfolgende biologische Effekte identifiziert werden.

Mit dem fundamentalen Verständnis der Plasma-Flüssigkeits-Wechselwirkung werden die wesentlichen Kenngrößen identifiziert, die für die Erzeugung des maßgeschneiderten "Cocktails" aktiver Plasmaspezies für spezifische biologische Effekte notwendig sind. Damit wird die Voraussetzung für an spezifische therapeutische Anforderungen adaptierte Plasmaquellen geschaffen.

 

Nachwuchsgruppenleiter ZIK plasmatis - "Plasma-Flüssigkeits-Effekte":

Dr. Kristian Wende

Tel.: +49 (0)3834 - 554 3923

kristian.wendeinp-greifswaldde

 

Forschergruppe "Plasma-Wundheilung"

Die FG "Plasma-Wundheilung" geht aus der bisherigen NWG "Zelluläre Effekte" hervor und befasst sich mit der Fragestellung: Ist die wundheilungsfördernde Wirkung kalter Plasmen abhängig von der Ätiologie der Wunden oder auch dem Spektrum der mikrobiologischen Besiedlung?

Mit der bisherigen Forschung des ZIK plasmatis konnte nachgewiesen werden, dass kalte Plasmen bei gezielter Anwendung eine selektive Stimulation von humanen Zellen und Geweben erreichen können. Das Forschungsziel dieser FG ist die Vertiefung und Erweiterung der Grundlagen plasmabasierter Wundheilung durch das Auffinden von Unterschieden zwischen Hautzellen und den in den chronischen Wunden befindlichen Mikroorganismen. Hierbei sollen molekulare Unterschiede in der Radikalabwehr, im Stoffwechsel und der Zellreparatur zwischen humanen Zellen der Haut und des Immunsystems in Abhängigkeit von der Ätiologie der Wunde identifiziert werden. Für diese Untersuchungen wird in enger Kooperation mit dem Klinikum Karlsburg, Herz- und Diabeteszentrum Mecklenburg-Vorpommern sowie der Abteilung für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie der Universitätsmedizin Greifswald zusammen gearbeitet.

Forschungsgruppenleiter ZIK plasmatis "Plasma-Wundheilung":

Dr. Kai Masur

Tel.: +49 (0)3834 - 5543322

plasmatisinp-greifswaldde

Forschergruppe "Plasma-Quellen-Konzepte"

Die FG "Plasma-Quellenkonzepte" geht aus der bisherigen NWG "Extrazelluläre Effekte" hervor. Sie wird in ihrer Arbeit insbesondere folgender Fragestellung nachgehen: Lassen sich auf der Basis der vorliegenden Erkenntnisse für spezifische medizinische Anwendungen optimal angepasste Plasmaquellen konzipieren bzw. können neue Konzepte für spezifische Anwendungen entwickelt werden?
Mit den jetzt vorliegenden Erkenntnissen der Grundlagenforschung gibt es einen fundierten wissenschaftlichen Ansatz, um neue Plasmaquellen zu konzipieren, die auf die klinischen Bedürfnisse bedarfsgerecht abgestimmt sind.
Die Arbeiten der FG "Plasma-Quellenkonzepte" sollen zu grundsätzlichen neuen Erkenntnissen führen. So soll analysiert werden, wie sich die vom Plasma erzeugten Bestandteile einstellen damit die biologischen Prozesse moduliert werden können. Hier ergibt sich eine unmittelbare Interaktion mit den Arbeiten der NWG "Plasma-Flüssigkeits-Effekte und "Plasma-Redox-Effekte".
Das Forschungskonzept der FG "Plasma-Quellenkonzepte" beinhaltet die Entwicklung neuartiger Quellenkonzepte zur Plasmaerzeugung über die gezielte Ansteuerung der Elektronen, um dadurch eine unmittelbare Kontrolle über die Plasmachemie sowie neue Quellen-Geometrien zu ermöglichen.

Forschungsgruppenleiter ZIK plasmatis "Plasma-Quellenkonzepte":

Dr. Torsten Gerling

Tel.: +49 (0)3834 5543852

plasmatisinp-greifswaldde

Markierungsfreie Diagnostik von Umweltplastik mittels innovativer opto-physikalischer Verfahren - PlasMark

Ein multidisziplinäres Konsortium aus Physikern, Biochemikern, Biologen und Pharmazeuten erforscht die Folgen von Mikroplastik im Körper. Im Oktober 2020 startet das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 4,5 Millionen Euro geförderte Projekt PlasMark, welches die Möglichkeiten der markierungsfreien Diagnostik von Plastikpartikeln entwickelt. Das Verbundprojekt fördert damit die Forschung an drei Zentren für Innovationskompetenz (ZIK) der neuen Länder, ZIK plasmatis am Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie Greifswald (INP), ZIK HIKE an der Universitätsmedizin und Universität Greifswald und ZIK innoFSPEC am Leibniz-Institut für Astrophysik in Potsdam (AIP).

 

Moderne Kunststoffe weisen einen nahezu idealen Eigenschaftenmix auf - sie sind robust, leicht, chemisch beständig und dabei sehr gut zu verarbeiten. „Daher sind sie aus unserem Alltag kaum wegzudenken und hinterlassen ihre Spuren in unserer Umwelt. Nicht nur große, sichtbare wie z.B. die berüchtigten Plastikstrudel auf den Weltmeeren, sondern auch kleine und kleinste Teilchen, die sogenannte Mikroplastik.“, erklärt der Initiator des Konsortiums, Dr. Kristian Wende, Wissenschaftler am INP. Dieses Mikroplastik – für das bloße Auge unsichtbar – stellt eine ernst zu nehmende Bedrohung für die weltweiten Ökosysteme dar, deren voller Umfang noch nicht absehbar ist. Eine New Yorker Studie attestierte das Vorhandensein von 325 Partikeln mit Durchmesser zwischen 6 und 100 µm pro Liter Flaschenwasser. Mikroplastikpartikel werden selbst im Arktiseis gefunden – und auch in Nahrungsmitteln – Fisch oder Muscheln. Dr. Sander Bekeschus vom INP in Greifswald ergänzt: „Der weitere Verbleib und der Einfluss auf den menschlichen Körper sind weitgehend unklar. Mitverantwortlich dafür ist, dass ein Nachweis der winzigen Partikel in den komplexen Strukturen von Zellen und Geweben nicht ohne weiteres möglich ist.“ An dieser Stelle setzt das Projektteam an. „Wir fokussieren uns auf drei unterschiedliche, modernste Technologien“, erläutert Prof. Martin Roth vom AIP Potsdam. „Neben der konfokalen Raman-Spektroskopie und der Terahertz-Spektroskopie, die wir aus den sogenannten Bodyscannern am Flughafen kennen, wird die Eignung der multispektralen Licht- und Elektronenmikroskopie für diesen Zweck untersucht.“ Alle drei Ansätze – zum Teil entlehnt aus der Astrophysik – sind geeignet, neben der Visualisierung eines Partikels auch Aussagen über dessen chemische Komposition zu treffen. Dabei wird ausgenutzt, dass Materie mit elektromagnetischen Wellen interagiert und dabei einen charakteristischen Fingerabdruck – ein Spektrum – hinterlässt. So können die Kunststoff-Partikel auch ihrem Ursprungsmaterial – z. B. Polyethylen, Polystyrol, oder PVC zugeordnet werden. Während das für hinreichend große Kunststoffstücken gut funktioniert, besteht die Herausforderung für die Forscher darin, dieses fingerprinting auch für kleine und kleinste Partikel zu realisieren. Dr. Oliver Otto „Der Transport von Mikroplastik in die Zelle hinein hat biologische Konsequenzen für das Gewebe. Am ZIK HIKE haben wir bereits Methoden zur Erforschung von Herz-Kreislauferkrankungen mittels Biomechanik und Nanotechnologie entwickelt, die wir hier nutzen werden“. “Außerdem wollen wir, dass das Verfahren einfach und schnell ist“ bekräftigt Prof. Mihaela Delcea vom ZIK HIKE. Bereits in zwei Jahren sollen erste Ergebnisse vorliegen um Fragen, inwiefern Mikroplastikpartikel eine der Ursachen für neurodegenerative Erkrankungen, Herz-Kreislauferkrankungen oder gar Krebs sind, in naher Zukunft besser beantworten zu können.

 

Adressen der Anprechpartner:

 

Dr. Kristian Wende
ZIK plasmatis
Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e. V. (INP)
Felix-Hausdorff-Str. 2
17489 Greifswald
Tel.: 03834 554 3923
E-Mail: kristian.wendeinp-greifswaldde

 

Dr. Oliver Otto
ZIK-HIKE
Fleischmannstraße 42
17489 Greifswald
Tel.: 03834 8622340
E-Mail: Biomech.HGWgmailcom

 

Prof. Dr. Martin Roth
ZIK innoFSPEC
Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP)
An der Sternwarte 16
14482 Potsdam
Tel.:  0331 7499313
E-Mail: mmrothaipde

 

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Zwei Forscher (Finn Stiewe, Tobias Kleinke) am Aufbau eines Terahertzsystems in der AG Münzenberg (lFoto: Jakob Wakowski)
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Menschliche Zelle mit Zellkern (blau), Proteinen (grün) und Mikroplastik (rot).

Kontakt

Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V.

plasmatis – Plasma plus Zelle
Felix-Hausdorff-Str. 2
17489 Greifswald

Tel.: +49 3834 - 554 3319
Fax: +49 3834 - 554 301

plasmatisinp-greifswaldde
www.plasmatis.de/