Entzündungsforschung

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Entzündungsforschung out of the box

Mit einem Sonderforschungsbereich zu einem bisher wenig bekannten Gebiet gehen Wissenschaftler des Uni-Klinikums Erlangen und der FAU Erlangen-Nürnberg den „Schaltstellen zur Auflösung von Entzündung“ auf den Grund. Das übergeordnete Ziel: Die Vorgänge von chronisch-entzündlichen Erkrankungen verstehen und neue Behandlungsansätze finden.

Enzündlich, chronisch, ungeklärt: In Europa leiden rund 45 Millionen Menschen an chronisch-entzündlichen Erkrankungen. Betroffen sind vor allem der Darmtrakt, die Lunge und die Gelenke. Eine Heilung ist bisher nicht möglich. Das Optical Imaging Centre Erlangen (OICE) bietet den Forschern des SFB 1181 fortgeschrittene Bildgebungsmöglichkeiten (im Bild). Foto: Uni-Klinikum Erlangen

Wie viele große Ideen begann auch der Sonderforschungsbereich (SFB) 1181 "Schaltstellen zur Auflösung von Entzündung" mit rauchenden Köpfen, kreativem Brainstorming und Ideensammlungen auf Papier. So beschreibt Prof. Dr. med. univ. Georg Schett, Direktor der Medizinischen Klinik 3 – Rheumatologie und Immunologie des Universitätsklinikums Erlangen, das Treffen zwischen ihm, Prof. Dr. Falk Nimmerjahn, Leiter des Lehrstuhls für Genetik an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, und Prof. Dr. Markus F. Neurath, Direktor der Medizinischen Klinik 1 – Gastroenterologie, Pneumologie und Endokrinologie, bei dem sie sich Gedanken darüber machten, wie man mit innovativem Out-of-the-box-Denken Methoden zur tiefergehenden Untersuchung von Entzündungen entwickeln könnte. "Die breite klinische und wissenschaftliche Kompetenz, die am Uni-Klinikum Erlangen und an der Universität in der Entzündungsforschung bereits vorhanden ist, wollten wir für ein gemeinsames Projekt nutzen, das sich einer Fragestellung widmet, der bisher wenig nachgegangen wurde: Wie schaltet der Körper Entzündungen ab, und welche sind die Auslöser für die Entstehung einer chronisch-entzündlichen Erkrankung?" Um diesem Rätsel auf den Grund zu gehen, entwarfen Prof. Neurath, Prof. Nimmerjahn und Prof. Schett das Konzept für einen Sonderforschungsbereich. Dieser wurde nach zweieinhalbjähriger Vorbereitungszeit im Juli 2015 eingerichtet und erhielt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) eine Förderung in Höhe von über 14 Millionen Euro für die ersten vier Jahre.

Vom Normalfall zur Krankheit

Die drei Schaltstellen des SFB 1181 setzen dort an, wo bei einem normalen Entzündungsverlauf Chronifizierungen auftreten können. Foto: Uni-Klinikum Erlangen

"Entzündungen", sagt Prof. Schett, "sind zunächst ein automatischer physiologischer Reparaturmechanismus im Körper. Wenn wir uns in den Finger schneiden oder eine Infektion von außen droht, dann schützt sich der Organismus durch eine Entzündungsreaktion. Diese verhindert das Eindringen weiterer Bakterien, räumt tote Zellen fort und stößt den Heilungsprozess an." Erkrankungen treten dann auf, wenn sich dieser Reparaturvorgang nicht wieder abstellt, sondern anhält. "Bleibt eine Entzündung bestehen, obwohl ihr Auslöser schon nicht mehr da ist, sprechen wir von einer Chronifizierung", erklärt der Sprecher des SFB 1181. Die drei am häufigsten von chronisch-entzündlichen Erkrankungen betroffenen Körperteile sind die Gelenke mit Rheumatoider Arthritis und Gicht, der Darm mit Morbus Crohn und die Lunge, die bei anhaltender Entzündung der Bronchialschleimhäute ein Asthma bronchiale entwickelt.

Forschung fern des Mainstreams

Prof. Dr. med. univ. Georg Schett, Direktor der Medizin 3 und Sprecher des SFB 1181, befasst sich in seinem Projekt vornehmlich mit chronisch-entzündlichen Gelenkerkrankungen. Foto: Uni-Klinikum Erlangen

Vor allem dank seines innovativen Ansatzes erhielt der Sonderforschungsbereich, in dem Mediziner unterschiedlicher Fachdisziplinen sowie Biologen, Mikrobiologen und Physiker zusammenarbeiten, die Förderung durch die DFG. "Es ist relativ gut verstanden, wie Entzündungen entstehen und welche Faktoren dabei eine Rolle spielen", erläutert Prof. Schett. "Zu wenig bekannt ist bisher, wie sich Entzündungen wieder auflösen. Wir vermuten, dass Störungen im Abschaltprozess zentrale Gründe für die Entstehung chronischer Erkrankungen sind." Weder in Deutschland noch im internationalen Umfeld werde aktuell in dieser Form und in dieser Dimension an einer solchen Fragestellung gearbeitet wie jetzt in Erlangen. Um sich dem bisher ungelösten Rätsel der Entzündungsauflösung anzunähern, mussten die Gründer des Sonderforschungsbereichs umdenken. "Unser Ziel war es", sagt Georg Schett, "mit diesem Projekt neue Wege zu gehen und Hypothesen und Aufgaben zu entwickeln, die sich außerhalb des Mainstreams bewegen."

Erfolgschancen? "Ich bin immer zuversichtlich", erklärt der Direktor der Medizin 3 mit einem Lächeln. Eine Berechtigung dazu hat er in jedem Fall, denn der SFB 1181 bedient mit 19 Einzelprojekten und zwei Zentralprojekten drei Lösungsideen zugleich. Die drei Ansätze, Schaltstellen genannt, befassen sich mit unterschiedlichen Bereichen der Entzündungsreaktion, an denen die Forscher die Ursachen der Störung vermuten: Schaltstelle A erforscht die Balance von entzündlichen und anti-entzündlichen Zytokinen – Botenstoffen, die das Immunsystem bei einem Anstoß, wie bei einer Erkältung, aktivieren und damit die Entzündung als natürliche Verteidigungsreaktion initiieren. Schaltstelle B konzentriert sich auf die Lymphozyten – die Immunzellen, die die Entzündungsreaktion in Gang halten. Die Wissenschaftler untersuchen, ob Fehler im Wechselspiel zwischen Lymphozyten, T-Zellen und Makrophagen Gründe für eine Chronifizierung sind. Die Schaltstelle C schließlich befasst sich mit den Mechanismen, die bei der Entzündungsauflösung eingeleitet werden: die Gewebereparatur sowie die Hemmung von entzündungsfördernden Immunzellen. "Mit der Erforschung dieser drei Ansätze möchten wir ein Gesamtbild der Vorgänge des Entzündungsstopps erhalten", erklärt Georg Schett, der zusammen mit seiner Mitarbeiterin Prof. Dr. Aline Bozec innerhalb der Schaltstelle A ein Projekt zur entzündlichen Arthritis leitet.

Warum chronisch? Bei der Suche nach den Ursachen von Chronifizierungen blicken die SFB-Forscher auch auf die DNA in "neutrophil extracellular traps" (im Bild), die im gesunden Körper einen Sicherheitsmechanismus gegen ausufernde Entzündungen bilden. Foto: Uni-Klinikum Erlangen

Modernster Durchblick

Neben den vielfältigen Kompetenzen am Uni-Klinikum Erlangen und an der FAU profitiert der Sonderforschungsbereich auch maßgeblich von der Zusammenarbeit mit dem Optical Imaging Centre Erlangen (OICE) der FAU und der Präklinischen Imaging Platform Erlangen (PIPE). Der Zusammenschluss des SFB mit dem OICE und der PIPE bietet den Forschern fortgeschrittene Bildgebungsmöglichkeiten auf mikroskopischer und makroskopischer Ebene, um Gewebeproben aus den medizinischen Einrichtungen zu analysieren. Insgesamt arbeiten rund 100 Wissenschaftler, Doktoranden und Techniker im SFB 1181. Neben der Probenanalyse stellen sie auch Entzündungen im Tiermodell oder in vitro, also im Reagenzglas, nach, um etwa festzuhalten, wie die Krankheiten auf bestimmte Reize reagieren.

Grundstein für die Zukunft

Zusätzlich zur Laborarbeit engagieren sich die Mitarbeiter des Sonderforschungsbereichs für den wissenschaftlichen Nachwuchs. "Eingegliedert in das Großprojekt ist auch ein Graduiertenkolleg, das Doktoranden bei ihren Dissertationen betreut und ihnen wichtige Instrumente der strukturierten Ausbildung – Soft Skills – näherbringt, wie das richtige Verfassen wissenschaftlicher Texte", berichtet Prof. Schett. Die erste von der DFG genehmigte Förderperiode beträgt vier Jahre. Danach werden die erfolgte Arbeit und die veröffentlichten Ergebnisse evaluiert. "In unserem ersten Jahr haben wir bereits mit einigen wichtigen Publikationen von internationaler Top-Qualität einen soliden Grundstein für die Legitimierung einer zweiten Förderperiode gelegt", betont der SFB-Sprecher. "Wir machen gute Fortschritte."

Quelle: Jahresbericht 2015 des Uni-Klinikums Erlangen