Hassanpour

«A vascular flow simulator for optical continuous blood glucose monitoring»

A vascular flow simulator for optical continuous blood glucose monitoring

Diabetes Mellitus –the inability to regulate blood glucose (BG) levels– is one of fastest growing diseases in the world. In the last two decades the number of people with diabetes has increased by 255% to about 537 million (in 2021), and in expected to increase to 643 million by 2030 according to International Diabetes Federation (IDF). Diabetes is associated with significant health-related, social, and economic consequences. Cardiovascular disease, kidney failure3, retinopathy, and neuropathy are among the high-risk long-term consequences of diabetes. In addition, short-term complications such as hypoglycemia (low blood sugar <70 mg/dl) on the one hand, and hyperglycemia (high blood sugar >180 mg/dl postprandial) can significantly diminish the quality of life. Furthermore, direct and indirect costs to treat diabetes amounts to some significant values.

In our group, at the University Hospital Bern, we are working on an optical sensor to continuously measure blood glucose levels in real-time. To do so we built a table-top setup employing polarimetric methods which can measure the concentration of glucose molecules in a solution. To further test our setup in a real-world scenario we wanted to build a flow simulator with which we can study the effect of the flow, temperature, and the pulsation of the solution under study.

With the generous support of the Berne University Research Foundation, we could build the setup (Fig. 1) as part of a Bachelor thesis in collaboration with Prof. Dr. Lukas Moser at Bern University of Applied Sciences. Using the provided fund, we purchased peristaltic and syringe pumps, optical and optomechanical components, heating elements, etc. With the resulting setup, we are able to control the flow and pulsation of the solution, regulate its temperature, and the concentration of glucose and other analytes and metabolites of interest. The setup is built to be compatible with using real blood as the final stage of our sensor testing.

In conclusion, this setup will play an important role in testing our sensor in the most realistic scenario before going in-vivo.

Dr. Ehsan Hassanpour Yesaghi

Department of Diabetes, Endocrinology, Nutritional Medicine and Metabolism (UDEM), Inselspital

www.samlab.org

Figure 1: Flow simulator for optical continuous glucose monitoring. Courtesy of Andreas Wälchli.

Unterstützte Projekte

Unter dem Punkt «Projekte» veröffentlichen wir kurze Einblicke in eine kleine Auswahl der unterstützten Projekte.

Die neusten Beiträge stammen von Prof. Dr. med. Manuela Funke-Chambour von der Universitätsklinik für Pneumologie (Inselspital), von Prof. Dr. Christine Peinelt aus dem Institut für Biochemie und Molekulare Medizin, von Prof. Dr. Torsten Seuberlich und Dr. Michael C. Koch von der Abteilung Neurologische Wissenschaften der Vetsuisse Fakultät, von Frau Dr. Simone de Brot und Prof. Dr. Sven Rottenberg aus dem Institut für Tierpathologie, von Dr. rer. nat. Stefan Rudloff und Prof. Dr. med. Uyen Huynh-Do von der Klinik für Nephrologie und Hypertonie (Inselspital) und von Dr. Christian Vater und Stephan Zahno aus dem Instiut für Sportwissenschaft.

 

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«Creative decision-making in young sports athletes: Towards a natural interactivity in Virtual Reality»

Creative decision-making in young sports athletes: Towards a natural interactivity in Virtual Reality

Die Ausführung kreativer Aktionen gilt als entscheidendes Element im Fussball. Jüngste Studien legen nahe, dass die Kreativität der Spieler durch eine spezifische visuelle Suchstrategie – viele Fixationen von kurzer Dauer – unterstützt wird, und schlagen vor, dass dieses Blickmuster trainiert werden könnte (Roca et al., 2018, 2021).

Die Ergebnisse des durch die UniBern Forschungsstiftung geförderten Projekts stellen die Idee eines einzigen kreativitätsbezogenen Blickmusters in Frage. Sie zeigen vielmehr, dass das optimale Blickverhalten in hohem Maße von den situativen Anforderungen der Aufgabe (Experiment 1: verbale Antwort vs. natürliche Handlung) und den visuellen Anforderungen (Experiment 2: Variation der Position der Mit- und Gegenspieler) abhängt. Die Ergebnisse zeigen, dass es kein eindeutiges Blickmuster gibt, welches kreative von weniger kreativen Fussballspielern unterscheidet. Stattdessen lassen sich die Blickbewegungen aller Spieler in eine analytische Phase (Zeitfenster ohne erforderliche Ballinteraktion) und eine Aktionsphase (Zeitfenster kurz vor und nach einer Ballinteraktion) unterscheiden. In der ersten Phase suchen die Spieler nach Passmöglichkeiten, was durch eine Reihe von Fixationen auf einen großen Teil ihres gesamten Gesichtsfeldes angezeigt wird. In der zweiten Phase fokussieren die Spieler auf die funktionalste Handlungslösung mit Fixationen.

Durch die Unterstützung der UniBern Forschungsstiftung konnten wir eine geeignete Beamerlösung für das Labor einrichten (Bild 1). Mit Hilfe der Beamer wurde das Messsetup mit Bewegungserfassung und Eye-Tracking komplettiert (Bild 2).

Dr. Christian Vater und Stephan Zahno

Institut für Sportwissenschaft

www.ispw.unibe.ch.ch

Die Projektförderung wurde ermöglicht durch einen Beitrag des BEKB Förderfonds
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«Prison Research Group»

"Wirkungsformen von Arbeit und Gesundheit im schweizerischen Justizvollzug: Auswertung der längsschnittlichen Daten der nationalen Befragungen des Personals und deren Aufbereitung zur Unterstützung der betrieblichen Gesundheitsbemühungen der Anstalten"

 Stressors caused by different aspects of work can have significant adverse effects on individuals, especially in terms of physical health, psychological health, and burnout.

Mehr folgt….

PD Dr. Ueli Hostettler


Head of the Prison Research Group
Institut für Strafrecht und Kriminologie

www.prisonresearch.ch

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«Hypoxia in a box – studying cell damage in kidney disease»

"Hypoxia in a box - studying cell damage in kidney disease"

Our kidney research group led by Prof. Uyen Huynh-Do at the University Hospital Bern is studying, among other things, how adverse events during fetal development increases the risk to develop renal diseases in adulthood. Many findings that we obtain with this research approach can be applied to unravel the mechanisms leading to the development and progression of chronic kidney disease (CKD) in general.

CKD is a major health concern, affecting 10 percent of the population worldwide. Here, the effects of low oxygen or hypoxia play a significant role in its development and progression. If the oxygen supply is chronically limited during development in the womb (e.g. at altitudes of more than 2500 meters), this very often leads to growth retardation of the fetus, and especially of the kidneys. It is therefore assumed that these smaller kidneys have to distribute their tasks to fewer filtration units (nephrons) throughout life, which gradually leads to overloading of the nephrons and their failure in adulthood. This creates a vicious circle at the end of which there is an accelerated loss of kidney function. However, the mechanisms that program the development of CKD are still largely undefined. 

With the generous support of the Bern University Research Foundation, we were able to purchase a BT37 Mark II bench top incubator. The BT37 Mark II provides a valuable tool to study the effects of hypoxia in kidney disease, as it allows us to mimic the conditions of low oxygen levels at high altitudes on cells and tissues. Because of its small size (comparable to a microwave oven) and low gas consumption (30 ml/min) it can be used flexibly to address many different research questions. 

We routinely use the BT37 Mark II in our lab to expose primary renal cells to 1% oxygen to induce cellular stress, and study the effect of various substance for their ability to attenuate the effect of the hypoxic condition. With the help of these important in vitro experiments we are able to identify potential disease-promoting signaling cascades and how they can be manipulated. These experiments provide invaluable insights into the pathology of CKD, and help us to define better experimental animals models, before we validate our findings in vivo.

In conclusion, the BT37 Mark II has become an essential tool in our lab to study the effects of hypoxia in kidney disease and provides valuable insights into the behavior and responses of kidney cells and tissues under low-oxygen conditions.

Dr. rer. nat. Stefan Rudloff
Prof. Dr. med. Uyen Huynh-Do

Klinik für Nephrologie und Hypertonie, Inselspital

www.nephrologie.insel.ch

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BT37 Mark II bench top incubator
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«Identifikation von neuen Tumormarkern von Prostata- und Blasenkrebs mittels Künstlicher Intelligenz (AI) basierter pathologischer Gewebeuntersuchung»

Identifikation von neuen Tumormarkern von Prostata- und Blasenkrebs mittels Künstlicher Intelligenz (AI) basierter pathologischer Gewebeuntersuchung

In Zusammenarbeit mit der Humanpathologie untersuchen wir am Institut für Tierpathologie Prostata- und Blasenkrebsgewebe von Mensch und Tier histologisch, um die Ursache und den Verlauf von Krebs besser zu verstehen. Hauptziel ist dabei die Identifikation von neuen Tumormarkern zur Förderung der Früherkennung und Verbesserung der therapeutischen Möglichkeiten.

Die pathologische Gewebeuntersuchung stellt eine der wichtigsten Disziplinen der Präzisionsmedizin dar und hat durch die Anwendung von Künstlicher Intelligenz (Artificial Intelligence; AI) noch mehr an Bedeutung gewonnen. Mittels AI können nicht nur bereits bekannte Tumormarker genauer charakterisiert werden, sondern auch Gewebemuster neu entdeckt werden, welche von blossem menschlichen Auge nicht als solche wahrgenommen oder sich nicht objektiv messen lassen würden. Begeistert von den Möglichkeiten, wenden wir mittlerweile AI Histologie routinemässig an und konzentrieren uns dabei auf i) die qualitative und quantitative Untersuchung von Tumormorphologie und krebsassoziierter Entzündungsreaktion und ii) die Evaluierung von Tiermodellen (Maus, Hund) für Prostata- und Blasenkrebs beim Mensch. Auf diese Weise konnten wir zeigen, dass eine genetische Variation (BRAF Mutation), welche häufig bei caninem Blasen- und Prostatakrebs vorkommt, mit einer bestimmten Tumormorphologie korreliert. Dadurch verstehen wir mittlerweile nicht nur die Bedeutung dieser genetischen Veränderung besser, sondern können auch ein Tool entwickeln, welches den Mutationsstatus auf einem Gewebeschnitt voraussagen kann.

Für die Mitfinanzierung der AI Histologie Software (Visiopharm, Hørsholm Denmark) hat uns die UniBern Forschungsstiftung grosszügig mit CHF 15’000 unterstützt. Damit kann nun Gewebe von diesem und auch anderen Projekten qualitativ und quantitativ effizient und präzise ausgewertet werden.

Dr. Simone de Brot
Prof. Dr. Sven Rottenberg

Institut für Tierpathologie

itpa.vetsuisse.unibe.ch

Histologie von Blasenkrebs bei einem Hund. Mittels AI wird der BRAF Mutationsstatus vorhergesagt als positiv (rot), negativ (blau) oder fraglich (gelb)
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«Virus discovery in dogs with neurological disease and viral encephalitis of unresolved etiology by high-throughput sequencing based metagenomics»

Virus discovery in dogs with neurological disease and viral encephalitis of unresolved etiology by high-throughput sequencing based metagenomics

The knowledge on infectious disease etiologies in companion animals is constantly growing; however there is still a high proportion of animals with severe disease in which the pathogen remains undetermined. This is in particular the case for infectious diseases of the nervous system. i.e of encephalitis. In this project, we applied cutting-edge sequencing technologies, so-called high-throughput- sequencing (HTS), and big data analysis by bioinformatics (metagenomics) to elucidate the origin of viral brain infections in dogs. We analyzed retrospectively brain tissue samples of dogs that showed severe neurological disease and a neuropathological disease phenotype of a virus infection (n=50), in which the cause of the disease remained undetermined. Our results revealed that the prevalence of Tick-Borne Encephalitis virus (TBEV; 16 cases), a virus transmitted by ticks, which also affects humans, is a common cause of encephalitis in dogs. We conclude that the prevalence of TBEV infection in dogs remained largely underestimated. Moreover, we found two cases of infections with canine vesivirus, a virus that has not been associated with neurological diseases so far, which will need further investigations. These results shed new light on the nature and frequency of neuroinfectious diseases in companion animal. They will ultimately contribute to improved prophylactic and therapeutic measures.

The Berne University Research Foundation provided the funding to purchase a PCR Thermocycler and a laboratory -80°C freezer. Both instruments were indispensable for this study and served for the confirmation of metagenomic viral hits by conventional PCR and sequencing techniques, and for on-site immediate and short-term storage of DNA and RNA tissue extracts.

Prof. Dr. Torsten Seuberlich
Dr. Michel C. Koch

Division of Neurological Sciences, Vetsuisse Faculty, University of Bern

dns.vetsuisse.unibe.ch

PCR Thermocycler and laboratory -80°C freezer
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«Untersuchung von 3D Krebsmodellen»

"Untersuchung von 3D Krebsmodellen"

Ca. 10 Millionen Menschen weltweit sterben jährlich an unterschiedlichen Krebserkrankungen und die Tendenz ist steigend. Daher suchen nationale und internationale Wissenschaftler nach neuen oftmals personalisierten Therapieformen und arbeiten daran, pathophysiologische Signalwege in der Krebszelle zu verstehen.

In der Vergangenheit wurden hierfür oftmals 2D Zellsysteme und Daten aus Versuchstieren herangezogen. Das Leben ist nicht 2D und eine Maus ist kein Mensch.

Mit dem Echo Revolve Fluoreszenzmikroskop sind wir in der Lage, unsere Untersuchungen an sogenannten 3D Tumorspheroiden durchzuführen. Hierfür verwenden wir Tumorspheroide, welche wir aus humanen Krebszellen generieren. Insbesondere können wir jetzt die Auswirkungen von pharmakologischen Behandlungen von Tumorzellen in einem physiologischen (3D) Setting untersuchen. Mit dem Echo Revolve können wir die Wirksamkeit von Inhibitoren verschiedener Targetmoleküle im Tumorspheroid untersuchen. Es ist dabei für uns mittlerweile unerlässlich zur Analyse der aus dem Tumospheroid auswachsenden (migrierenden Zellen), da die Migration von Krebszellen in das umliegende Gewebe den ersten Schritt der Metastasenbildung darstellt.

Das Echo Revolve wurde/wird in folgenden SNSF Projekten eingesetzt:

  • NCCR TransCure: From transport physiology to identification of therapeutic targets
  • Transient receptor potential melastatin-4 channel (TRPM4) in colorectal cancer
  • Investigation of TRPM4 mediated exocytosis in colorectal cancer cell migration and evaluation of novel TRPM4 blockers in cancer hallmark functions in 2D/3D cellular systems

Die Abbildung zeigt das neue Echo Revolve und einen Tumorspheroid aus humanen Prostatakrebszellen in dem lebende (grün) und tote Zellen (rot) mit unterschiedlichen Fluoreszenzfarbstoffen angefärbt wurden. Die Zellkerne wurden blau angefärbt.

Prof. Dr. Christine Peinelt

Institute for Biochemistry and Molecular Medicine

www.ibmm.unibe.ch

Echo Revolve Fluoreszenzmikroskop und Tumorspheroid aus humanen Prostatakrebszellen
Funke

«Precision cut lung slices»

"Precision cut lung slices zur Erforschung des Alterns und der Fibrosierung der Lunge"

SARS Infekte während der Pandemie 2003 gingen mit vermehrtem Auftreten von Lungenfibrose einher. Zu Beginn der COVID-19 Pandemie wurden daher vermehrt Lungenfibrosepatienten erwartet. Zudem sind ältere Menschen eher von schweren Verläufen betroffen. Bei anderen Formen der Lungenfibrose wurde das Alter ebenfalls als Risikofaktor identifiziert. Die zugrundeliegenden Mechanismen sind nicht vollständig erklärt.

PCLS (precision cut lung slices) sind ex vivo Modelle der menschlichen Lunge, die eine genauere Untersuchung der Pathomechanismen ausserhalb des menschlichen Körpers erlauben. Das Zusammenspiel der Zellen in der Lunge kann erforscht werden. Zudem sind auch medikamentöse Testungen neuer oder bekannter Therapien mit neuer Anwendung ohne Gefahr für den Menschen möglich.

Das aktuelle Projekt untersucht im Speziellen die Auswirkungen von COVID-19 Infekten und Alterungsprozessen auf die Lunge, sowie eine mögliche Fibrosierung in der Folge. Medikamente, die hemmende Effekte auf eine Lungenfibrosierung haben, werden in diesen PCLS getestet.

Die Unterstützung durch die UniBern Forschungsstiftung hat die Anschaffung eines sogenannten Vibratoms erlaubt. Hiermit werden diese Gewebsschnitte zu Forschungszwecken aus Lungengewebe angefertigt.

Prof. Dr. med. Manuela Funke-Chambour, Chefärztin

Universitätsklinik für Pneumologie, Inselspital

www.pneumologie.insel.ch

Vibratom

Unterstützte Projekte

Unter dem Punkt «Projekte» veröffentlichen wir kurze Einblicke in eine kleine Auswahl der unterstützten Projekte.

Die neusten Beiträge stammen von Prof. Dr. Philippe Krebs aus dem Pathologischen Institut und von Dr. Gina Retschnig und Prof. Dr. Peter Neumann vom Institut für Bienengesundheit.

Die Einbände der im Jahr 2022 erschienenen Publikationen, welche die Stiftung mit einem Druckkostenzuschuss unterstützt hat, sind in der Galerie der Druckkostenzuschüsse aufgeschaltet.