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Establishment of a nationwide NTF-EV-Biobank from polytraumatized patients: dependency of EV-characteristics in response to the injury pattern

Dr. med. Birte Weber
Klinik für Unfallchirurgie und Orthopädie am Klinikum der Goethe Universität Frankfurt am Main
Clinical Scientist
Facharztweiterbildung Orthopädie und Unfallchirurgie
Forschungsschwerpunkte:
Translationale Forschung
Post-traumatische und septische Kardiomyopathien
Extrazelluläre Vesikel im Polytrauma

Univ.-Prof. Dr. med. Ingo Marzi
Direktor der Klinik für Unfallchirurgie und Orthopädie am Klinikum der Goethe Universität Frankfurt am Main
Sprecher der FOR5714
Forschungsschwerpunkte:
Translationale Forschung
Immunmodulation und Outcome nach Polytrauma
Das ebenfalls in Frankfurt verortete Teilprojekt FC (“Establishment of a nationwide NTF-EV-Biobank from polytraumatized patients: dependency of EV-characteristics in response to the injury pattern”). Das Projekt umfasst den Aufbau der weltweit ersten Biobank für extrazelluläre Vesikel (EVs) von Polytrauma‑Patienten. Dafür wurde die bestehende Infrastruktur der NTF‑Biobank und der Serumdatenbank gezielt erweitert. Zu Beginn wurden grundlegende Verfahren zur Probenentnahme, EV‑Isolierung, Handhabung und Konservierung systematisch geprüft. Daraus entstand ein standardisiertes Protokoll auf Basis der Größenausschlusschromatographie, das die Grundlage für die EV‑Isolierung, Lagerung und Charakterisierung bildet.
In ersten Pilotstudien zeigte sich, dass EVs wertvolle Hinweise auf das individuelle Verletzungsmuster liefern können. Bei Patienten mit abdominalem Trauma fanden wir eine verringerte Anzahl CD209‑positiver, aus dendritischen Zellen stammender EVs. Thoraxverletzungen waren mit einer reduzierten Zahl CD11‑positiver, Monozyten‑abgeleiteter EVs verbunden. Patienten mit Schädel‑Hirn‑Trauma wiesen erhöhte Konzentrationen CD62p‑positiver EVs auf, die aus Endothelzellen bzw. Thrombozyten stammen.
Darüber hinaus identifizierten wir EV‑Subgruppen, die mit der Entwicklung einer Sepsis oder mit massivem Blutverlust nach schweren Verletzungen assoziiert sind. Auch der molekulare Inhalt der EVs wurde umfassend untersucht: Besonders auffällig war eine deutlich erhöhte Expression von miR‑1246 bereits bei Aufnahme im Schockraum, die bei TBI‑Patienten innerhalb von 48 Stunden weiter anstieg. Zudem korrelierten die EV‑IL‑6‑Spiegel aus der Notaufnahme sowohl mit der Verletzungsschwere, als auch mit dem späteren Nicht‑Überleben der Patienten. Zum Abschluss wurde das NTF‑EV‑Biobank‑Protokoll in einer multizentrischen Validierung überprüft, um die Probenqualität in allen beteiligten Kliniken sicherzustellen.
Publikationen:
Weber B, Pavlovic T, Brenner R, Leppik L, Bianconi S, Groven R, Özman D, Marx G, Kraemer S, Zechendorf E, Rosado Balmayor E, Horst K, Hildebrand F, Marzi I. When Trauma Hits the Heart: Divergent Ventricular Responses at Histological and Molecular Levels in Pigs. Life Sci. 2026 Jun 15:401:124536. doi: 10.1016/j.lfs.2026.124536
Weber B, Sztulman L, Pfeiffer V, Zerwas L, Ritter A, Saenger M, Leppik L, Marzi I.: Cardiovascular Risk Score (SCORE2) Predicts the Incidence and Severity of Cardiac Damage after Polytrauma – How to Identify At-risk Patients? Shock. 2026 Apr 3. doi: 10.1097/SHK.0000000000002838
Sztulman L, Pfeiffer V, Saenger M, Brenner R, Usov L, Marzi I, Weber B. Beyond the initial impact: Troponin patterns frequently reveal delayed cardiac injury in polytrauma patients. World J Emerg Surg. 2026 Jan 31;21(1):10. doi: 10.1186/s13017-026-00672-4
Leppik L, Manamayil M, Schindler C, Sturm R, Störmann P, Henrich D, Marzi I, Weber B. New role for an old acquaintance: miR-1246 as a new inflammatory and prognostic marker in polytrauma patients. PeerJ. 2025 Apr 7:13:e19185. doi: 10.7717/peerj.19185
Weber B, Welz W, Schaible I, Han J, Henrich D, Marzi I, Leppik L. Influence of hemolysis, lipemia and bilirubin on biobank sample quality – origin and interference in the use for extracellular vesicle (EV) and miRNA analyses. Eur J Trauma Emerg Surg. 2025 Mar 26;51(1):153. doi: 10.1007/s00068-025-02822-w.
Weber B, Ritter A, Han J, Schaible I, Sturm R, Relja B, Huber-Lang M, Hildebrand F, Pallas C, Widera M, Henrich D, Marzi I, Leppik L.: Development of a Sampling and Storage Protocol of Extracellular Vesicles (EVs)-Establishment of the First EV Biobank for Polytraumatized Patients. Int J Mol Sci. 2024 May 22;25(11):5645. doi: 10.3390/ijms25115645
Weber B, Henrich D, Rottluff K, Marzi I, Leppik L.: Decrease of Exosomal miR-21-5p and the Increase of CD62p+ Exosomes Are Associated with the Development of Sepsis in Polytraumatized Patients. Mol Cell Probes. 2024 Apr:74:101954. doi: 10.1016/j.mcp.2024.101954
Weber B, Sturm R, Henrich D, Marzi I, Leppik L.: CD44+ and CD31+ Extracellular Vesicles (EVs) are Significantly Reduced in Polytraumatized Patients with Hemorrhagic Shock -Evaluation of their Diagnostic and Prognostic Potential. Front Immunol. 2023 Aug 18:14:1196241. doi: 10.3389/fimmu.2023.1196241
Weber B, Sturm R, Henrich D, Lupu L, Rottluff K, Marzi I, Leppik L.: Diagnostic and Prognostic Potential of Exosomal Cytokines IL-6 and IL-10 in Polytrauma Patients. Int J Mol Sci. 2023 Jul 23;24(14):11830. doi: 10.3390/ijms241411830
Weber B, Henrich D, Schindler CR, Marzi I, Leppik L.: Release of Exosomes in Polytraumatized Patients - The Injury Pattern is Reflected by the Surface Epitopes. Front Immunol. 2023 Mar 9:14:1107150. doi: 10.3389/fimmu.2023.1107150
Weber B, Henrich D, Hildebrand F, Marzi I, Leppik L.: The roles of extracellular vesicles in Sepsis and SIRS. Shock. 2023 Feb 1;59(2):161-172. doi: 10.1097/SHK.0000000000002010
Wissenschaftliche Mitarbeiter

PD Dr. med. habil. Liudmila Leppik, PhD
Scientist
Diplom Biochemikerin
Forschungsschwerpunkte:
Immunmodulation und Outcome nach Polytrauma
MSC-EV als therapeutischer Ansatz im Polytrauma
Kooperationspartner


