{"id":76911,"date":"2023-11-01T08:55:11","date_gmt":"2023-11-01T07:55:11","guid":{"rendered":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/?p=76911"},"modified":"2023-11-08T10:24:47","modified_gmt":"2023-11-08T09:24:47","slug":"zwei-emthera-forschende-im-portraet","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/unireport\/zwei-emthera-forschende-im-portraet\/","title":{"rendered":"Zwei EMTHERA-Forschende im Portr\u00e4t"},"content":{"rendered":"

F\u00fcr die anstehende Runde der Exzellenzstrategie des Bundes und der L\u00e4nder bewirbt sich die Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt mit vier neuen Clustern zu den Forschungsthemen Vertrauen im Konflikt (CONTRUST), Infektion und Entz\u00fcndung (EMTHERA), Ursprung der Schweren Elemente (ELEMENTS) und zellul\u00e4re Architekturen (SCALE). Die Antr\u00e4ge vereinen die Kompetenzen und zukunftsweisenden Ideen der Goethe-Universit\u00e4t mit denen der Kolleg:innen des Verbunds der Rhein-Main-Universit\u00e4ten (RMU) und weiterer Partner der vier gro\u00dfen Organisationen der au\u00dferuniversit\u00e4ren Forschung. Der seit 2019 bestehende Exzellenzcluster Cardiopulmonary Institute (CPI) wird im kommenden Jahr direkt einen Vollantrag einreichen.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die interdisziplin\u00e4re Exzellenzcluster-Initiative EMTHERA (emerging therapeutics) soll die molekularen Mechanismen untersuchen, die Erkrankungen an der Schnittstelle von Infektion, Entz\u00fcndung und Immunit\u00e4t zugrunde liegen. Zwei Forschende der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt sind an diesem Projekt beteiligt und werden dort ihre Expertise einbringen: die technische Pharmazeutin Maike Windbergs und der Pathologe Peter Wild. In ihrem jeweiligen Spezialgebiet haben sie schon viel erreicht.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Die Zweitmeinung der KI<\/h4>\n\n\n\n
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Peter Wild.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Wenn Peter Wild<\/em> eine Vorlesung beginnt, stellt er zuerst klar, dass er nicht \u201eder Boerne\u201c aus dem M\u00fcnster-Tatort ist. Der ist Rechtsmediziner, Wild ist dagegen Pathologe und leitet das Senckenbergische Institut f\u00fcr Pathologie (SIP) am Universit\u00e4tsklinikum Frankfurt. Beide Berufe sind nicht zu verwechseln. Pathologie ist die Lehre von den Krankheiten, ein Querschnittsbereich der Medizin, der sich auf Gewebeanalysen konzentriert. 95 Prozent der Arbeitszeit nimmt die intravitale Diagnostik ein, die Analyse und Bewertung der Gewebeproben lebender Menschen. Die Pathologie hat sich in den letzten Jahren sehr ver\u00e4ndert, so Wild. \u201eDurch die Digitalisierung sammeln wir erhebliche Datenmengen. Ein einziges histologisches Bild kann bis zu zehn Gigabyte gro\u00df sein.\u201c Hinzu kommt eine zweite Entwicklung. Mit neuen Technologien wie dem Next Generation Sequencing lassen sich Zellen auf molekularer Ebene untersuchen \u2013 auch diese Daten werden gesammelt. Es braucht technische L\u00f6sungen f\u00fcr die Speicherung der wachsenden Datenmassen. Diese sieht Wild jedoch auch als Chance, die medizinische Forschung weiterzubringen.<\/p>\n\n\n\n

Sein Ziel: die Pathologie zu einer quantitativen, computergest\u00fctzten Disziplin weiterentwickeln, die pr\u00e4zise, pr\u00e4diktiv, prognostisch und personalisiert ist. Wild arbeitet daran, diese 4P-Pathologie schrittweise zu verwirklichen. Im SIP wird eine riesige Biodatenbank mit histologischen Bildern und molekularen Daten von Krebsgewebe aufgebaut. Mittlerweile sind dort 40\u2006000 Patientendaten abgelegt. So soll es in Richtung personalisierte Medizin gehen. \u201eJeder Tumor sieht unter dem Mikroskop komplett anders aus, aber es gibt auch \u00c4hnlichkeiten. Wir versuchen, diese \u00c4hnlichkeiten mithilfe der Biodatenbank zu klassifizieren und so Tumorpatienten in bestimmte Gruppen einzuteilen, um daraus ma\u00dfgeschneiderte Therapien ableiten zu k\u00f6nnen.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Auch K\u00fcnstliche Intelligenz (KI) kommt zum Einsatz. Sie soll Pathologen zum Beispiel bei der Einsch\u00e4tzung eines Prostatakarzinoms unterst\u00fctzen. Hier wird untersucht, wie stark sich das Tumorgewebe vom gesunden Gewebe unterscheidet. Diese \u201eDifferenzierung\u201c zeigt an, wie aggressiv der Prostatatumor ist, also wie schnell er w\u00e4chst. Daf\u00fcr gibt es den Gleason-Score \u2013 und den m\u00fcssen Pathologen angeben. \u201eNur k\u00f6nnen die Einsch\u00e4tzungen beim selben Tumor unterschiedlich sein\u201c, sagt Wild. Der eine Pathologe sieht ein 3\u200a+\u200a3-Karzinom \u2013 dann m\u00fcsste bei kleinen Tumoren nicht operiert werden. Der andere h\u00e4lt es f\u00fcr ein 3\u200a+\u200a4-Karzinom \u2013 danach w\u00e4re die OP unumgehbar. Ein Ph\u00e4nomen, das Interobserver-Variabilit\u00e4t genannt wird und f\u00fcr eine bestimmte Anzahl von Ausrei\u00dfern sorgt: Einsch\u00e4tzungen, die ein Karzinom als zu gef\u00e4hrlich oder zu harmlos klassifizieren \u2013 was dann zu falschen therapeutischen Entscheidungen f\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n

KI soll daf\u00fcr sorgen, dass so etwas nicht mehr passiert. Indem sie zuerst mit den Daten von vielen Karzinomen und den dazu\u00adgeh\u00f6rigen Einsch\u00e4tzungen von Pathologen trainiert wird und dann ihre \u201eZweitmeinung\u201c zu einem bestimmten Karzinom abgibt. Der Pathologe schaut sich diese an und \u00fcberpr\u00fcft seine eigene Einsch\u00e4tzung noch einmal, sofern diese laut KI falsch gewesen ist. \u201eWir benutzen hier das Prinzip der Weisheit der vielen\u201c, erkl\u00e4rt Wild. \u201eZwar wird KI mit den heute g\u00e4ngigen Modellen nie so gut sein wie der beste Pathologe, aber immer so gut wie der Durchschnitt der guten Pathologen. Die Einsch\u00e4tzungen stehen also auf stabileren Beinen.\u201c<\/p>\n\n\n\n

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Maike Windbergs.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Damit es auch ohne Tierversuche geht<\/h4>\n\n\n\n

Um absch\u00e4tzen zu k\u00f6nnen, wie ein neues Arzneimittel im menschlichen K\u00f6rper wirkt, muss es vorab getestet werden. Ein Weg sind Tierversuche, meist mit M\u00e4usen. Diese bedeuten f\u00fcr das Tier jedoch oft starke Schmerzen oder den Tod. Zu den ethischen Fragen kommen Fragen der Pr\u00e4diktivit\u00e4t, also der Vorhersagekraft. Wie genau l\u00e4sst sich \u00fcberhaupt beurteilen, wie das am Tier getestete Medikament beim Menschen wirkt? Tiere haben einen anderen K\u00f6rperbau als Menschen. Und die physiologischen Prozesse im Tierk\u00f6rper sind auch andere als die im Menschenk\u00f6rper, weswegen sich die Ergebnisse nicht einfach so 1:1 auf den Menschen \u00fcbertragen lassen. \u201eDaher ist es besser, f\u00fcr Medikamententests gleich menschliches Gewebe zu nehmen\u201c, sagt Maike Windbergs<\/em> vom Institut f\u00fcr Pharmazeutische Technologie. Genau in diesem Forschungsfeld, den 3R-Verfahren, arbeitet die Professorin. 3R steht f\u00fcr replace, reduce, refine \u2013 also ersetzen, reduzieren, verbessern von Tierversuchen.<\/p>\n\n\n\n

Windbergs hat in D\u00fcsseldorf Pharmazie studiert und zum Thema Arzneimittelformulierung promoviert. Also wie ein Medikament verpackt sein muss, um im menschlichen K\u00f6rper den Wirkort zu erreichen und dort effektiv zu wirken. Danach ging sie als Postdoc nach Harvard zur School of Engineering and Applied Sciences, wo sie mit mikro\u00adfluidischen Reaktoren arbeitete. In diesen Reaktoren wird menschliches oder tierisches Gewebe in einer flie\u00dfenden Fl\u00fcssigkeit kultiviert. So wie es im menschlichen K\u00f6rper ja auch alles flie\u00dft: Blut, Lymphfl\u00fcssigkeit, Speichel. \u201eIm normalen Zellkulturgef\u00e4\u00df wird diese Bewegung nicht beachtet. Das Zellkulturmedium ist zwar eine Fl\u00fcssigkeit, aber diese ist statisch.\u201c Nach Harvard folgte 2010 das Helmholtz-Institut f\u00fcr Pharma\u00adzeutische Forschung im Saarland. Da stieg Windbergs dann richtig ins Thema 3R ein und z\u00fcchtete Organsysteme auf Basis von menschlichen Zellen und Geweben. Dann, 2017, nahm sie den Ruf auf die neue Professur f\u00fcr 3R-Verfahren an der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt an.<\/p>\n\n\n\n

Hier arbeitet Windbergs an Verfahren, die Tierversuche komplett \u00fcberfl\u00fcssig machen. Das menschliche Gewebe stammt unter anderem aus Sch\u00f6nheitskliniken. Der Gewebeabfall, der bei den Sch\u00f6nheits-OPs entsteht, wird eingesammelt und zur weiteren Verarbeitung ins Uni-Labor gebracht. Windbergs Schwerpunkt sind In-vitro-Modelle, die die Wundheilung mit menschlichem Gewebe nachahmen k\u00f6nnen. Bei Wunden zeigt sich sehr anschaulich, warum es besser ist, menschliches Gewebe zu nehmen, um Medikamente f\u00fcr Menschen zu testen. \u201eNehmen wir die Maus. Da sie ein Wildtier ist, m\u00fcssen sich ihre Wunden schnell schlie\u00dfen, damit sie \u00fcberleben kann.\u201c Daher besitzt die Maus \u2013 wie andere Nagetiere auch \u2013 einen zus\u00e4tzlichen Muskel unter der Haut, den Panniculus carnosus. Er zieht das Gewebe an der Wunde zusammen. \u201eWir Menschen haben diesen Muskel nicht, bei uns l\u00e4uft die Wundheilung ausschlie\u00dflich \u00fcber Zellen, die ins Wundbett einwandern und so die Wunde schlie\u00dfen. Bei der Maus passiert so etwas zwar auch, aber das Zusammenziehen des Extra-Muskels ist der vorherrschende Mechanismus. Die Wundheilung funktioniert also anders als bei uns.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Neben der reinen Wundheilung ist die Behandlung von infizierten Wunden ein riesiges Problem in den Kliniken. Bakterien bilden sogenannte Biofilme, die eine Bek\u00e4mpfung der Infektion massiv erschweren. \u201eDa ist uns k\u00fcrzlich ein echter Durchbruch gelungen\u201c, verk\u00fcndet Windbergs. Ein In-vitro Wundmodell mit einem bakteriellen Biofilm war das Ziel langj\u00e4hriger Forschung. Jedoch reift ein gez\u00fcchteter Biofilm nur langsam. So langsam, das die Zellen darunter absterben, wenn der Reifungsprozess vollendet ist. So funktioniert es also nicht \u2013 weswegen Windbergs ein anderes Verfahren f\u00fcr infizierte Wunden entwickelte: Dabei reift der Biofilm separat und wird anschlie\u00dfend intakt auf das Gewebemodell aufgetragen. Die Pharmazeutin ist zufrieden mit den Ergebnissen: \u201eDas Modell ist sehr pr\u00e4diktiv, also aussagekr\u00e4ftig f\u00fcr die Vorg\u00e4nge im menschlichen K\u00f6rper. Theoretisch k\u00f6nnte es morgen mit der industriellen Testung neuer Wirkstoffe losgehen.\u201c Als N\u00e4chstes baut Windbergs die Gewebe-Biofilm-Kombination aus. Dabei testet sie Biofilme, die gleich mehrere gef\u00e4hrliche bakterielle Keime in sich tragen. Es sind die f\u00fcnf weltweit gef\u00e4hrlichsten Infektionskeime, die unter dem Akronym ESKAPE zusammengefasst sind.<\/p>\n\n\n\n

Andreas Lorenz-Meyer<\/em><\/p>\n\n\n\n

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EMTHERA<\/strong>

Der Open Science-Ansatz spielt beim EMTHERA-Projekt eine gro\u00dfe Rolle, sagt Peter Wild. Die Daten, die die beteiligten Forschenden im Rahmen der Initiative produzieren, werden geordnet und \u00f6ffentlich zug\u00e4nglich gemacht. Daraus lassen sich dann hoffentlich Modelle f\u00fcr infekti\u00f6se, inflammatorische und immunologische Erkrankungen entwickeln. Auch 3R-Modelle werden ein essentieller Bestandteil von EMTHERA sein, so Maike Windbergs. Ein eigenes Feld innerhalb der Initiative haben zudem Drug Delivery Systeme – hier sind sowohl Windbergs Gruppe als auch Forschende in Mainz beteiligt. Es geht um die Verpackung von Molek\u00fclen wie mRNA und PROTACs.

Mehr Informationen hier<\/a>.<\/p>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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