Weitere Verlängerung des transregionalen Sonderforschungsbereiches 84

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat die Fortführung des transregionalen Sonderforschungsbereichs 84 (SFB-TR 84) für weitere vier Jahre bewilligt. Hier erforschen Wissenschaftler die angeborene Immunantwort der Lunge im Rahmen der Lungenentzündung (Pneumonie). Sprecher ist Prof. Dr. med. N. Suttorp, Klinikdirektor der Medizinischen Klinik mit Schwerpunkt Infektiologie und Pneumologie der Charité ­ Universitätsmedizin Berlin.

Die Immunität der Lunge - Schlüssel zur Abwehr von Lungenentzündungen

Im Jahr 2015 wurden 290.000 Patienten mit ambulant erworbener Lungenentzündung ins Krankenhaus eingeliefert. Bei jedem Zehnten dieser Patienten verlief die Krankheit tödlich, obwohl eine ambulant erworbene Pneumonie antibiotisch leicht zu behandeln ist.

"Wir müssen daher die Immunität der Lungen besser verstehen, um diese unakzeptabel hohen Todeszahlen zu reduzieren", erklärt Professor Suttorp den Gründungsgedanken des von ihm geleiteten Sonderforschungsbereiches.

Der SFB-TR 84

Der SFB-TR 84, der seit dem Jahr 2010 gefördert wird, zielt auf das Verständnis der Immunität der Lunge - warum diese lokale Immunität bei Infektion geschwächt ist und wie man sie bei Infektion gezielt stärken kann. Das interdisziplinäre Konsortium aus renommierten Forschungsteams hat sich zum Ziel gesetzt, die Mechanismen des Angriffs durch den Krankheitserreger (Pathogen) zu verstehen und die Abwehr der Erreger durch den Patienten (Wirt) bei Infektionen der Lunge zu entschlüsseln.

Professor Suttorp zur Vorgehensweise: "Wir wollen experimentelle Daten sowie klinisch relevante Patientendatensätze nutzen, um neue diagnostische, präventive und therapeutische Konzepte für die Behandlung von Lungenentzündungen zu entwickeln."

Kooperationspartner in diesem Verbundprojekt sind die Freie Universität Berlin, die Justus-Liebig-Universität Gießen, die Philipps-Universität in Marburg, das Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik und das Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung sowie das Robert Koch-Institut.

Bisherige beispielhafte Resultate

Der SFB-TR84 hat tieferen Einblick in die Einzigartigkeit der Infektions- und Entzündungsregulation der Lunge erhalten: Während der Pathogen-Bekämpfung des Wirts besteht in der Lunge zugleich die Notwendigkeit, in jeder Minute die kontinuierliche Erhaltung der Organfunktion (sprich des Gasaustausches) zu gewährleisten. Das bedeutet, dass die angeborene Immunantwort durch räumliche/zeitliche Begrenzung genau kontrolliert sein muss, während gleichzeitig eine effiziente Eliminierung der Krankheitserreger sichergestellt wird. Beide Anforderungen bei Pneumonie gleichzeitig zu erfüllen - da ist die Lunge einzigartig. Deshalb ist es nicht möglich, experimentelle Erkenntnisse aus anderen Infektionsmodellen (wie z.B. Bauchfellentzündung (Peritonitis)) eins zu eins für die Lunge zu übernehmen.

Wichtige Erkenntnisse zur Influenza-Virus-assoziierten Pneumonien wurden ebenfalls gewonnen. Dieses Virus ist, insbesondere in den Wintermonaten, ein wesentlicher Verursacher der ambulant erworbenen Pneumonie. Interessant ist, dass nach einer Influenza-Infektion die Anfälligkeit der Lunge für eine bakterielle Zweitinfektion deutlich erhöht ist. Die Ursache für diese pulmonale Immunschwäche konnten die Wissenschaftler des Sonderforschungsbereiches bis auf Molekülebene identifizieren.

Zudem haben die Wissenschaftler des SFB-TR84 mehr über die Vorgehensweise von Pneumokokken erfahren. Pneumokokken sind die häufigsten Erreger der ambulant erworbenen Pneumonie. Diese Bakterien kommen im Nasenrachenraum von Gesunden vor und können es - aus noch nicht genau geklärten Gründen - "bis in die Lunge schaffen". Sie können sich an körpereigene Rezeptoren binden und eine Vielzahl von Substanzen freisetzen, die die lokale Immunität beeinträchtigen oder schlicht als Gift wirken und Zellen der Lunge in den Tod treiben. Beispielhaft seien Pneumolysin und Hydrogen Peroxid (H2O2) genannt.

Zur Erlangung dieser Erkenntnisse hat der SFB-TR84 in den ersten zwei Förderperioden (2010-2018) eine Vielzahl von hochmodernen Methoden eingesetzt und z.T. entwickelt, darunter sowohl hochauflösende Bildgebungstechnologie als auch Sequenzierungs- und Modellierungsansätze. Neuartig sind experimentelle Infektionsmodelle an humanem Lungengewebe sowie verbesserte Impfansätze.

Drei Entwicklungen der letzten Förderperiode (02/2014-01/2018) sind zum Patent angemeldet worden, u.a. ein neues therapeutisches Zielmolekül bei Doppelinfektion durch Influenza-A-Viren und Pneumokokken sowie eine Hochdruck-Wasserstrahl-Technologie zum Schneiden von Lungengewebe.

Nächste Schritte

Professor Suttorp zu den Zielen des SFB in der kommenden Förderperiode: "Mit dem Ziel, Wissen aus dem Labor nutzbringend zum Patientenbett zu bringen, werden wir in der kommenden Förderperiode die entwickelten Technologien nutzen, um weitere entscheidende Prozesse der angeborenen Immunität der Lunge zu entschlüsseln."

Inhaltlich gehören hierzu bestimmte Dimensionen der angeborenen Immunität der Lunge wie die Infektionsprävention und Verletzungsprotektion, der Wirt-Erreger-Crosstalk und Determinanten der Virulenz, die Mikrobiom-beeinflusste Immunität, die zelluläre Stressantwort und metabolische Reprogrammierung sowie die Förderung von Widerstandskraft (Resilienz) und Reparatur.

In Krankheitsmodellen steigender Komplexität und klinischer Relevanz wird der SFB das bisher gewonnene Wissen analysieren, integrieren, validieren und in eine klinische Perspektive übersetzen. So wird das in der zweiten Förderperiode entwickelte humane Lungeninfektionsmodell in der dritten Förderperiode genutzt, um nahezu jede gewonnene Erkenntnis aus dem Labor an humanem Geweben zu validieren.

Schließlich ist geplant, die zwei bildgebenden Z-Projekte einschließlich der Biobank menschlicher und tierischer Zellen des SFB ab 2022 in ein neues Forschungsprojekt "Human Disease Models - Alternatives in Animal Testing" zu überführen, das derzeit an der Charité in enger Kooperation mit der Freien Universität Berlin etabliert wird. Das neue Projekt soll auch ein Entwicklungscenter für die multidimensionale Darstellung menschlicher Erkrankungen in 3D-Modellen ("Development Center for Multidimensional Imaging in 3D Human Disease Models - Multi-Dim"`) in Kooperation mit Zeiss beinhalten.

Abbildung oben: © Prof. Dr. Andreas C. Hocke: Collage von Molekülen, Organellen und Pathogenen in pulmonalen Zellen und Gewebe, abgebildet mit spektraler, konfokaler oder SR-Mikroskopie durch das Projekt Z01a.

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