Projekte

Unser Forschungsschwerpunkt liegt auf akuten und chronischen Lungenerkrankungen wie der Pneumonie, COPD, idiopathischen Lungenfibrose, Asthma und Lungenkrebs. Insbesondere interessieren wir uns für Entzündungs- und Reparaturvorgänge, die der Entstehung und dem Verlauf dieser Erkrankungen zugrunde liegen.

Die Lunge befindet sich in einem ständigen Austausch mit der Umwelt. Das angeborene Immunsystem vermittelt eine schnelle Abwehr von Infektionen und die Einleitung einer adaptiven Immunantwort. Entzündungsvorgänge als Teil der Immunantwort sind jedoch auch maßgeblich an Erkrankungen der Lunge beteiligt. Unsere präklinische und klinische Forschung adressiert, auf welche Weise durch Infektionen und Umweltgifte hervorgerufene Entzündungsprozesse Lungenerkrankungen verursachen und ihren Verlauf negativ beeinflussen. Uns interessiert, wie Epithelien bzw. epitheliale Stammzellen sowie Makrophagen und Fibroblasten an Reparaturprozessen beteiligt sind, diese bei Erkrankungen der Lunge gestört sind und inwiefern epitheliale Stammzellen für innovative Therapien genutzt werden können. Hierfür verwenden wie ein breites Spektrum an Methoden und Modellen wie 3D-Gewebekulturen, Einzelzellanalysen, präklinische Modelle und Analytik.

Eine mikroskopische Aufnahme von Zellen, die farblich markiert wurden.

Alveolarmakrophagen

Alveolarmakrophagen haben eine zentrale Stellung bei der angeboren Immunabwehr der Lunge. Alveolarmakrophagen sind plastische Zellen, die Mikroben durch Phagozytose eliminieren und Entzündungsreaktionen vermitteln. Sie sind aber auch an der Auflösung von Entzündungen und an der Gewebereparatur beteiligt. In unserer präklinischen Forschung untersuchen wir das therapeutische Potential transplantierter Alveolarmakrophagen. Dies ist von besonderem Interesse für chronische Erkrankungen der Lunge, die bisher nicht kurativ behandelt werden können, wie die COPD und Mukoviszidose.

3R

Wir haben uns zum Ziel gesetzt, Alternativen zu Tierversuchen zu entwickeln und mit solchen Ersatzmethoden die biomedizinische Forschung voranzubringen. Der Fokus liegt dabei auf innovativen 3D-Organoidmodellen, die sowohl in der Grundlagen- als auch in der translationalen Forschung sowie in der Wirkstoffentwicklung genutzt werden können.

3r-plattform-saar.de

Eine Heatmap, die für eine bioinformatische Auswertung von großen Datensätzen steht.

Epigenetik

Die Epigenetik reguliert die Genexpression und damit zelluläre Prozesse, die der Entstehung chronischer Lungenkrankheiten wie der chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) zugrunde liegen. Umweltfaktoren (z. B. Rauchen, Armut) führen zu epigenetischen Veränderungen lange bevor eine Lungenerkrankung diagnostiziert wird. Daher haben epigenetische Signaturen das Potenzial als Biomarker zu dienen, um jüngere Patienten zu identifizieren, die ein Risiko für einen vorzeitigen Verlust der Lungenfunktion haben. Epigenetische Analysen tragen zudem zu einem besseren Verständnis von chronischen Lungenerkrankungen bei. Wir verwenden Zellkulturmodelle, um den Einfluss epigenetischer Modifikationen auf Stammzellfunktionen und Alterungsprozesse zu untersuchen. Zusätzlich führen wir epigenetische Analysen an Patientenmaterial durch, um krankheitsspezifische Mechanismen zu erforschen.

3D-Lungenorganoide

Mit Hilfe innovativer Zellkulturmodelle wie 3D-Lungenorganoide erforschen wir, auf welche Weise Lungenepithelzellen mit anderen Zelltypen wie beispielsweise Fibroblasten und Makrophagen interagieren. Ein besonderer Fokus liegt hier auf zellulären Prozessen, die der Entstehung und dem Voranschreiten von Lungenerkrankungen wie der Lungenfibrose und COPD zugrunde liegen.

Eine Nahaufnahme einer Petrischale, auf die Bakterien gedruckt wurden.

Mikrobiom

Trotz Antibiotika sind bakterielle Infektionen der Lunge nach wie vor mit schweren Krankheitsverläufen verbunden. Eine gestörte bakterielle Besiedelung bzw. Infektionen der Lunge sind zudem kennzeichnend für zahlreiche chronische Lungenerkrankungen. Wir untersuchen daher die Wechselwirkung des Mikrobioms der Lunge mit dem Lungenepithelien. In unseren 3D-Lungenorganoid-basierten Modellen analysieren wir das therapeutische Potential kommensaler Bakterien sowie innovative Wirkstoffe zur Behandlung von Infektionen und Biofilmen. Mit einem BioPrinter können wir gezielt die Interaktion von kommensalen und pathogenen Bakterien auf Lungenepithel untersuchen.

Eine Punktdarstellung, die für eine bioinformatische Auswertung von großen Datensätzen steht.

Single-Cell-Analysen

Single-Cell-Analysen ermöglichen die Untersuchung einzelner Zellen, um Unterschiede in der Genexpression zu erkennen, die in Zellpopulationen verborgen bleiben. Wir nutzen diese Methodik, um in verschiedenen Patientenproben Zell-Heterogenität und Krankheitsmechanismen präzise zu analysieren. Dies liefert wichtige Erkenntnisse über die Entstehung und den Verlauf chronischer Lungenerkrankungen.