Kaum ein zellulärer Prozess in unserem Körper kommt ohne das kleine Protein Ubiquitin aus: Es orchestriert die Stabilität und Funktion der allermeisten Proteine. Wird es an andere Proteine angeheftet, sind diese oft für den Abbau freigegeben. Eine solche Markierung kann jedoch durch spezielle Enzyme auch wieder rückgängig gemacht werden. Das Enzym USP28 beispielsweise ist bekannt als Stabilisator von Proteinen, die entscheidend für Zellwachstum und -teilung sind – für das Wachstum von Krebs können diese ebenfalls eine wichtige Rolle spielen.

Um die Stabilität dieser Proteine zu verringern und so das Krebswachstum einzudämmen, wurden sogenannte Inhibitoren gegen USP28 entwickelt. Diese Hemmstoffe sind die Grundlage vieler, sich in Entwicklung befindlicher Krebsmedikamente und stören die Zellteilung, indem sie das Enzym USP28 blockieren. Das Problem: Häufig wirken sie nicht nur gegen USP28, sondern auch gegen USP25, ein eng verwandtes Enzym, das Ubiquitin von anderen Proteinen ablöst und als Schlüsselprotein des Immunsystems gilt. Die Weiterentwicklung von USP28-Inhibitoren zu in der Klinik anwendbaren Therapeutika ist deshalb wegen der absehbaren Nebenwirkungen sehr schwierig – sie reichen von Magen-Darm-Beschwerden bis hin zu Nervenschäden und sogar Autoimmunerkrankungen.

Verwechslungsgefahr zwischen beiden Enzymen

Wieso Inhibitoren nicht zielsicher ausschließlich USP28, sondern auch USP25 angehen, das haben Forschende der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) jetzt herausgefunden: „Offenbar gibt es eine hohe Verwechslungsgefahr zwischen USP28 und USP25“, erklärt Caroline Kisker vom Lehrstuhl für Strukturbiologie am Würzburger Rudolf-Virchow-Zentrum und Vizepräsidentin für Forschung und wissenschaftlichen Nachwuchs. „Wir konnten zeigen, dass die beiden Enzyme in großen Bereichen, auch genau dort, wo die Inhibitoren wirken, sehr ähnlich oder sogar identisch sind.“

Im Rahmen ihrer Forschung untersuchte die Arbeitsgruppe der Biochemikerin mittels Röntgenkristallographie die Struktur von USP28 in Verbindung mit den drei Inhibitoren „AZ1“, „Vismodegib“ und „FT206“ – und ermittelte so die räumliche Bindestelle. Weitere biochemische Experimente an USP25 zeigten: Die Stellen, an denen die Inhibitoren bei USP28 und bei USP 25 andocken, sind identisch aufgebaut. „Die Hemmstoffe können also nicht unterscheiden, wo sie binden“ so Kisker. „Das erklärt die unspezifische Wirkung.“

Entdeckung ebnet Weg für die Entwicklung treffsicherer Inhibitoren

Die neue wissenschaftliche Erkenntnis liefert eine wichtige Grundlage für die Suche nach spezifischeren Medikamenten mit weniger Nebenwirkungen. Diese zu entwickeln, das ist das nächste große Ziel der Würzburger Forschenden. „Unsere strukturbiologischen Daten ermöglichen es uns, die bisherigen Inhibitoren so zu verändern, dass sie nur noch entweder gegen USP25 oder USP28 wirken“, sagt Kisker. „Zudem wollen wir nach Inhibitoren suchen, die bei den Enzymen an Stellen binden, die sich weniger ähnlich sind. Damit haben diese Moleküle eine höhere Zielgenauigkeit.“

Finanzielle Unterstützung für Forschungsarbeit gab es von der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG.

Das Rudolf-Virchow-Zentrum in Würzburg

Das Rudolf-Virchow-Zentrum (RVZ) für Integrative und Translationale Bildgebung ist ein interdisziplinäres Forschungszentrum, das sich mit der Visualisierung elementarer Lebensprozesse beschäftigt – vom Subnano- bis zum Makromaßstab. Als zentrale Einrichtung der Universität Würzburg beherbergt das Zentrum derzeit 13 Forschungsgruppen mit translationalem Fokus und rund 100 Forschende, die die molekularen Ursachen von Gesundheit und Krankheit untersuchen.

Zur Studie

Structural basis for the bi-specifity of USP25 and USP28 inhibitors. Jonathan Vincent Patzke, Florian Sauer, Radhika Karal Nair, Erik Endres, Ewgenij Proschak, Victor Hernandez-Olmos, Christoph Sotriffer, Caroline Kisker. DOI: 10.1038/s44319-024-00167-w [Link: https://www.embopress.org/doi/full/10.1038/s44319-024-00167-w]

Kontakt

Prof. Dr. Caroline Kisker, Lehrstuhl für Strukturbiologie am Rudolf-Virchow-Zentrum – Center for Integrative and Translational Bioimaging sowie Vizepräsidentin für Forschung und wissenschaftlichen Nachwuchs, Tel. +49 931 31-80381, caroline.kisker@ uni-wuerzburg.de

Text: Sebastian Hofmann / Pressestelle Universität Würzburg

Auf die Suche nach innovativen Therapien gegen Krebs geht ein neuer Sonderforschungsbereich, den die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) jetzt bewilligt hat: Forschungsgruppen der Technischen Universität München (TUM), der Goethe-Universität Frankfurt und der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) haben sich dafür zusammengetan. Sie wollen die Rolle klären, die das kleine Protein Ubiquitin bei der Krebsentstehung spielt.

Ubiquitin kommt praktisch überall im Körper vor. Es kontrolliert die Funktion und den Abbau der allermeisten Proteine und vermittelt Signale, die die Zellteilung steuern. „Fehler im Ubiquitin-System können zur Entstehung von Krebs beitragen, das ist bekannt“, sagt Professorin Caroline Kisker, Leiterin des Lehrstuhls für Strukturbiologie an der JMU. Doch welche Rolle das Protein im Detail spielt, ist weitgehend ungeklärt.

Der neue Sonderforschungsbereich „Functionalizing the Ubiquitin System against Cancer – UbiQancer“ soll das ändern: Mit einem Schwerpunkt auf Darm- und Lungenkrebs sowie auf Akuter Myeloischer Leukämie (AML) und B-Zell-Lymphomen wollen die beteiligten Forschungsgruppen klären, welche Rolle das Ubiquitinsystem bei diesen Krebsarten spielt. Sie hoffen, potenzielle neue Angriffspunkte für die Krebstherapie zu finden.

18 Millionen Euro Förderung ab Herbst

Die DFG fördert den neuen Sonderforschungsbereich ab Oktober 2024 für zunächst drei Jahre und neun Monate mit rund 18 Millionen Euro. Sprecher ist Professor Florian Bassermann von der TU München, stellvertretende Sprecherin ist JMU-Professorin Caroline Kisker.

„Die Expertisen der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der drei Standorte und die daraus entstehenden Synergien bilden eine exzellente Voraussetzung, um die durch Ubiquitin vermittelten Signalwege besser zu verstehen und dieses Wissen als Ausgangspunkt für neue therapeutische Ansätze zu nutzen“, so die Würzburger Forscherin.

Von der JMU sind Arbeitsgruppen aus der Chemie und Pharmazie, der Medizin und vom Rudolf Virchow Zentrum am neuen Sonderforschungsbereich beteiligt.

Bestehender Sonderforschungsbereich läuft weiter

Für eine weitere Förderperiode verlängert wird der Sonderforschungsbereich „Behandlung motorischer Netzwerkstörungen mittels Neuromodulation“ (rund 15,3 Millionen Euro); Sprechereinrichtung ist die Universitätsmedizin Charité in Berlin. Beteiligt ist auch das Universitätsklinikum Würzburg; hiesiger Standortsprecher ist Professor Jens Volkmann, Direktor der Neurologischen Klinik am Universitätsklinikum Würzburg (UKW).

Dieser Sonderforschungsbereich untersucht dynamische Nerven-Netzwerke bei gesunden und neurologisch oder psychiatrisch erkrankten Menschen, um sie durch magnetische und elektrische Hirnstimulation gezielt zu beeinflussen. Ziel ist die Entwicklung innovativer Neuromodulationssysteme, die mit hoher Präzision auf einzelne Symptomkreisläufe bei neurologischen Bewegungsstörungen abzielen, wie sie etwa bei der Parkinsonerkrankung, Dystonie oder Tics auftreten.

Die JMU in Sonderforschungsbereichen

Damit ist die Universität Würzburg nun an insgesamt 15 Sonderforschungsbereichen beteiligt; dazu kommen drei Sonderforschungsbereiche in alleiniger Trägerschaft der JMU.

Text: Pressestelle Universität Würzburg

Würzburg. An der Universitätsmedizin Würzburg wird eine neue Stiftungsprofessur mit dem Schwerpunkt „Tropenmedizin und Globale Gesundheit“ eingerichtet. Ermöglicht wird dies durch die gemeinsame Förderung der Vogel Stiftung Dr. Eckernkamp, des Klinikums Würzburg Mitte (KWM) und Medmissio, dem ehemaligen Missionsärztlichen Institut. Die Stiftungsvereinbarung wurde heute (28. Mai 2024) im Würzburger Rathaus unterzeichnet. Die Förderung beläuft sich über vier Jahre, im Anschluss übernimmt die medizinische Fakultät die Finanzierung der Professur.

Tradition der Tropenmedizin in Würzburg wird ausgebaut

„Damit kann am Standort Würzburg die lange Tradition der Tropenmedizin weiter ausgebaut werden, das ist mir sehr wichtig. Denn von den Versorgungsangeboten unter dem Dach der Würzburger Universitätsmedizin profitieren auch die Bürgerinnen und Bürger der Region“, sagte Würzburgs Oberbürgermeister Christian Schuchardt bei der Unterzeichnung der Vereinbarung. Schuchardt hat den gesamten Prozess zur Einrichtung der Stiftungsprofessur eng moderiert.

„Durch die Förderung der zusätzlichen Professur können wir am UKW weiterhin zielgerichtet die Angebote der Tropenmedizin ausbauen, das betrifft etwa die Themen Reiseimpfungen oder die Versorgung von Reiserückkehrern. Damit ergänzen wir unser Versorgungsangebot als Klinikum der Maximalversorgung für die Region“, erklärt PD Dr. Tim J. von Oertzen, Ärztlicher Direktor und Vorstandsvorsitzender der Würzburger Uniklinik.

Bereits im Februar war Prof. Dr. August Stich, zuvor Chefarzt der Tropenmedizin am Klinikum Würzburg Mitte, an das Universitätsklinikum Würzburg (UKW) gewechselt und hat dort den Lehrstuhl für Klinische Infektiologie innerhalb der Medizinischen Klinik und Poliklinik II übernommen. In dieser Funktion leitet er den Schwerpunktbereich Infektiologie / Tropenmedizin am UKW.

Blick auf Klimawandel und Migration

Prof. Stich: „Durch die Förderung der zusätzlichen Professur können wir die Herausforderungen der globalen Gesundheit auch wissenschaftlich in den Blick nehmen. Angesichts des Klimawandels, aber auch vor dem Hintergrund aktueller und zukünftiger Entwicklungen beim Thema Migration wird dieser Aspekt stark an Bedeutung gewinnen.“ Zudem könne auch die langjährige Netzwerk-Arbeit, beispielswiese mit dem Else Kröner Center Würzburg-Mwanza, gestärkt werden, so Prof. Stich. Sein Dank gelte daher den drei Förderern der neuen Professur.

Dr. Gunther Schunk, Vorstandsvorsitzender der Würzburger Vogel Stiftung Dr. Eckernkamp, betont: „Mit der Professur können wir die Kompetenz in Global Health am Standort halten und weiterentwickeln – zum Wohle der Menschen und zur Förderung der Forschung. Außerdem wird die medizinische Ausbildung auf einem Gebiet gestärkt, das von wachsender Bedeutung ist. Damit unterstützt die Stiftung erneut ein Projekt im Bereich der Medizin, die sich in den vergangenen Jahren zu einem Förderschwerpunkt unserer Stiftung entwickelt hat.“ So fördert die Stiftung u.a. auch eine Stiftungsprofessur am UKW zum Schwerpunkt „Prävention vom Demenz und Demenzfolgeerkrankungen“.

„Infektionskrankheiten kennen keine Grenzen“

Prof. Dr. Matthias Frosch, Dekan der Medizinischen Fakultät in Würzburg: „Das außergewöhnliche Engagement der Stifter ermöglicht einen wichtigen weiteren Ausbau für die Universitätsmedizin. Davon wird auch die Lehre profitieren, gerade weil es sich um wichtige Querschnittsthemen handelt. Der globale Blick auf Gesundheit wird in Zukunft wichtiger denn je: Infektionskrankheiten kennen keine Grenzen. Gleichzeitig ist die Gesundheit von Menschen in Ländern mit geringerem Einkommen und erschwertem Zugang zu den Gesundheitssystemen eine Aufgabe, der sich auch die Industrienationen in Zukunft stärker widmen müssen. Diese Themen werden an der Universitätsmedizin Würzburg auch in der Forschung durch die neue Stiftungsprofessur weiter hier an Bedeutung gewinnen.“ Die Besetzung der Professur wird aktuell vorbereitet.

Volker Sauer, Geschäftsführer des Klinikum Würzburg Mitte: „Mit der Einbettung der Tropenmedizin in ein universitäres Umfeld und ihrer daraus resultierenden Akademisierung haben wir gemeinsam mit dem Universitätsklinikum Würzburg bereits einen wichtigen Grundstein zur Förderung einer ganzheitlichen, global betrachteten Gesundheitsversorgung gelegt. Wir freuen uns, dies nun durch die gemeinsame Stiftungsprofessur weiter zu stärken.“

Würzburg. Das Institut für Allgemeinmedizin am Uniklinikum Würzburg sucht für eine Befragung noch Menschen, die zwischen März und Dezember 2020 eine nahestehende Person unentgeltlich gepflegt haben. In jenem Zeitraum beeinträchtigten die Covid-19-Pandemie und die Schutzmaßnahmen zur Eindämmung des Virus die Situation in der Angehörigenpflege deutlich. In der Studie sollen die dabei von den Pflegepersonen gemachten Erfahrungen analysiert werden, um in zukünftigen Krisensituationen diese Form der Pflege besser unterstützen zu können.

Die Studienteilnehmerinnen und -teilnehmer müssen volljährig sein, über gute Deutschkenntnissen verfügen und im fraglichen Zeitraum mindestens zehn Stunden pro Woche pflegerisch tätig gewesen sein. Bei der Umfrage ist ein Fragenbogen online oder in Papierform auszufüllen, der Zeitbedarf beträgt etwa 30 bis 45 Minuten. Zudem gibt es die Möglichkeit, sich für ein vertiefendes Interview zu melden.

Die Studie ist Teil des vom Bundesforschungsministerium (BMBF) geförderten Forschungsprojektes „CollPan“, das sich mit den indirekten Auswirkungen der Covid-19-Pandemie beschäftigt.

Link zur Befragung: www.t1p.de/collpan-pflege

Kontakt: Institut für Allgemeinmedizin am Uniklinikum Würzburg, Jessica Ruck, E-Mail: Ruck_J1@ ukw.de, Tel: 0931 201-47802

Text: Pressestelle UKW

Würzburg. Viele Menschen mit chronischen Rückenschmerzen nehmen eine medizinische Rehabilitation gar nicht oder erst zu spät in Anspruch. Das beeinträchtigt die Chancen, das Fortschreiten der Krankheit rechtzeitig einzudämmen. Hier will das Projekt „Zugangsoptimierte Arbeitsfähigkeitsorientierte Rehabilitation“ (ZAR) jetzt mit den Möglichkeiten der Digitalisierung gegensteuern. Hinter dem seit 2021 laufenden Vorhaben stehen die Deutsche Rentenversicherung Nordbayern und die Krankenkasse AOK Bayern. Von Seiten der Wissenschaft sind das Institut für Rehabilitationsmedizinische Forschung an der Universität Ulm sowie die am Zentrum für Psychische Gesundheit des Uniklinikums Würzburg (UKW) angesiedelte Arbeitsgruppe Rehabilitationswissenschaften beteiligt.

Algorithmus wertet Routine-Daten aus

Ein Kernpunkt des Projekts ist das Zusammenführen und die Interpretation von ansonsten getrennt vorgehaltenen Datensammlungen. Prof. Dr. Heiner Vogel, der Leiter der Würzburger Arbeitsgruppe, erläutert: „Die Krankenkassen haben umfangreiche Informationen über den Krankheitsverlauf ihrer Versicherten und die durchgeführten Therapiemaßnahmen. Sie haben allerdings keine Infos über das letztendliche Ergebnis, wie zum Beispiel eine Frühberentung der Betroffenen. Dieses Wissen hat jedoch die Rentenversicherung.“ Im Projekt ZAR werden diese beiden Datenschätze pseudonymisiert – also unter strenger Beibehaltung des Datenschutzes – miteinander verbunden und interpretiert. Die Auswertung von Routine-Daten wie Diagnosen, Arbeitsunfähigkeitszeiten und Medikamentenverordnungen übernimmt ein spezieller, vom Ulmer Institut entwickelter Algorithmus.

Hochgradig proaktiver, präventiver Ansatz

Das Programm ermittelt proaktiv Menschen mit Reha-Bedarf, denen die AOK Bayern dann frühzeitig ein individuelles Angebot machen kann. Das Verfahren bietet zudem den Vorteil, dass die Rentenversicherung Nordbayern durch die analysierten Daten den Reha-Bedarf schnell erkennen und damit den Antrag zügig bewilligen kann. Um Teilnehmende für das Projekt sowie eine Kontrollgruppe zu gewinnen, schreibt die Krankenkasse derzeit rund 1.000 Versicherte aus Nordbayern an. Die Teilnahme ist freiwillig und nur mit schriftlicher Zustimmung der Versicherten möglich.

Wissenschaftliche Evaluation am UKW

Prof. Vogel und sein Team haben die Aufgabe, das Vorhaben wissenschaftlich zu begleiten und zu evaluieren. Dabei geht es um Fragen wie: Haben die Patientinnen und Patienten, die über den Algorithmus in die Reha geschickt werden, im Durchschnitt einen besseren Verlauf? Welche sonstigen Vorteile gibt es gegenüber dem traditionellen Verfahren? Auch die medizinisch-therapeutische Seite wird von den Forscherinnen und Forschern in den Blick genommen: Wie erleben die Behandelnden das „neue“ Patientenklientel, deren gesundheitlichen Probleme vielleicht (noch) gar nicht so gravierend sind, wie bislang gewohnt? „Sollten sich die erwarteten gesundheitlichen und wirtschaftlichen Vorteile bestätigen, gehört zu den Zielen von ZAR auch die Verstetigung, also die Übernahme in das reguläre Leistungsangebot der Krankenkasse“, berichtet Prof. Vogel und fährt fort: „Dazu entwickeln wir Handlungsanweisungen, bei denen es nicht zuletzt um die richtige Kommunikation mit Menschen geht, die dem Einsatz eines Algorithmus zunächst mit Misstrauen begegnen.“

Das vom Bundesministerium für Arbeit und Soziales geförderte Projekt läuft bis Ende Oktober 2026 und beschränkt sich zunächst auf chronische Rückenbeschwerden. Langfristig ist eine Ausweitung auf weitere Diagnosen möglich.

Texte: Pressestelle UKW

Würzburg. Beim diesjährigen European Congress of Endocrinology (ECE), der vom 11. bis 14. Mai 2024 in Stockholm stattfand, wurden die "neuen aufgehende Sterne" in der Endokrinologie gekürt. Einer der begehrten Rising Star Awards des European Journal of Endocrinology (EJE) ging an Dr. Barbara Altieri. Die gebürtige Italienerin arbeitet seit fünf Jahren als Ärztin und Wissenschaftlerin in der Endokrinologie und Diabetologie des Universitätsklinikums Würzburg (UKW). 

Ihr wissenschaftliches Interesse gilt neben endokrinen Tumoren, also Tumoren, die von endokrinen Zellen an verschiedenen Stellen im Körper ausgehen können, vor allem Nebennierentumoren und deren Pathogenese. Die 39-Jährige hat mehr als 85 wissenschaftliche Artikel veröffentlicht und wurde für ihre Forschungsarbeiten mehrfach ausgezeichnet, unter anderem mit dem Schoeller-Junkmann-Preis der Deutschen Gesellschaft für Endokrinologie (DGE) für den weltweit ersten umfassenden Zellatlas der Nebenniere. Der Atlas ermöglicht ein besseres Verständnis der molekularen Mechanismen, die der Tumorentstehung in der Nebennierenrinde zugrunde liegen. Für ihre Erkenntnisse zur molekularen Pathogenese von gutartigen Nebennierentumoren mit Hilfe des Zellatlas erhielt sie bereits den ESE Young Investigator Award.

Rising Star-Programm ebnet herausragenden Forschenden den Weg in die EJE-Redaktion 

Die Ernennung zum „Rising Star“ würdigt nicht nur ihre bisherigen Erfolge, sondern bietet ihr auch die Möglichkeit, sich weiter zu etablieren. Denn der Rising Star Award des EJE, einer Zeitschrift der European Society of Endocrinology (ESE) wird an führende klinische und translationale Forscherinnen und Forscher in der Endokrinologie vergeben, die vielversprechende Leistungen und eine positive Entwicklung zeigen und damit ein hohes Potenzial haben, zukünftige Redakteurinnen und Redakteure des EJE zu werden, so die Begründung der EJE-Redaktion. 
„Barbara Altieri hat definitiv das Potenzial. Wir freuen uns sehr, dass einer der Rising Stars aus unserem Team kommt“, sagt Prof. Dr. Martin Fassnacht, Leiter der Endokrinologie am UKW. „Und wir freuen uns für Barbara Altieri. Denn durch die enge Mitarbeit im Editorial Board einer der weltweit besten Zeitschriften für Endokrinologie wird sie viele Einblicke in die Welt des wissenschaftlichen Publizierens erhalten und Kontakte zu interessanten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern knüpfen können.“

Die Auszeichnung umfasst die Mitgliedschaft im EJE Rising Star Reviewer Board für zwei Jahre, ein spezielles Mentoring-Programm für zukünftige EJE-Redakteurinnen und -Redakteure, regelmäßige Beiträge zum EJE Peer Review und die Möglichkeit, eine Rezension und einen Kommentar zu verfassen, sowie ein Reisestipendium für die Teilnahme am European Congress of Endocrinology (ECE) und an den jährlichen Treffen des EJE Editorial Board. 

Als Vorstandsmitglied des EYES (ESE Young Endocrinologists & Scientists) Komitees ist Barbara Altieri bereits in der Ausbildung junger Endokrinologinnen und Endokrinologen aktiv; im September 2023 leitete sie das 10th EYES Annual Meeting in Würzburg. Darüber hinaus ist sie Mitglied des wissenschaftlichen Beirats der Arbeitsgruppe ACC des European Network for the Study of Adrenal Tumours (ENS@T).

Barbara Altieri: „Ich bin sehr dankbar, dass ich Teil des „EJE Rising Stars Award and Mentorship Programme“ sein darf. Meine Expertise auf dem Gebiet der Endokrinologie und den Nebennieren deckt sich mit dem Zielen des Journals, und ich freue mich sehr über die Möglichkeit, im EJE Editorial Board mitzuarbeiten. Ich bin zuversichtlich, dass die Einblicke, die ich von erfahrenen EJE-Expertinnen und Experten erhalte, nicht nur meine redaktionellen Fähigkeiten schärfen, sondern auch wesentlich dazu beitragen werden, das Ansehen und den Einfluss des Journals auf diesem Gebiet zu stärken“.
 

Text: Kirstin Linkamp / UKW 

Würzburg. Vasc-on-Demand. Der Name ist Programm. In einem vom Europäischen Innovationsrat geförderten Projekt will Dr. Matthias Ryma mit seinem Team die Technologie zur einfachen Herstellung von Blutgefäßen in künstlichem Gewebe weiterentwickeln und kommerzialisieren. Blutgefäße auf Anbruf. 

3D-Gewebemodelle spielen in der medizinischen Forschung eine immer größere Rolle. Ob Haut, Leber oder Muskeln - je nachdem, welche biologischen Zellen auf die Matrix aufgebracht werden, können Forscherinnen und Forscher verschiedene Krankheiten simulieren, um die Wirksamkeit von Therapien zu testen und die Entwicklung von Medikamenten zu beschleunigen. 3D-Gewebemodelle ermöglichen präzise Vorhersagen zur Reaktion auf Medikamente und helfen, Tierversuche zu reduzieren. Doch ohne funktionierende Mikroblutgefäße würden die im Labor hergestellten dreidimensionalen Gewebestrukturen absterben. Die Blutgefäße versorgen das Gewebe mit Sauerstoff und wichtigen Nährstoffen.

Thermorespensive Opferstrukturen zur Herstellung eines Mikrokanal-Netzwerks

„Die Mikroblutgefäße in die Gewebestrukturen zu integrieren, ist bis heute eine große Herausforderung“, weiß Matthias Ryma. Doch der Biologe kann helfen. Im Rahmen seiner mehrfach ausgezeichneten Doktorarbeit am Institut für Funktionsmaterialien und Biofabrikation des Universitätsklinikums Würzburg (UKW) hat Matthias Ryma ein Verfahren entwickelt und zum Patent angemeldet, mit dem er in einem hochauflösenden 3D-Drucker filigrane Fasern aus einem speziellen Polymer herstellen kann. Dieser in der Produktion aufwändige Druck dient als winziges Gerüst, auf dem der Wissenschaftler im Labor naturgetreue Blutgefäßstrukturen herstellen kann. „Wir betten die Faser in eine Gewebestruktur ein und lösen diese dann durch Temperatureinstellungen auf, so dass nur noch ein Kanal übrig bleibt. Wir opfern sozusagen die Faser und erhalten ein biomimetisches Mikrokanal-Netzwerk, das natürlichen Blutgefäßen ähnelt“, so Ryma. Je nach Forschungsfokus kann dann eine Matrix mit den entsprechenden Zellen auf das vaskularisierte Gewebe gegeben werden; die Zellen teilen und verteilen sich, und durch die permanente Nährstoff- und Sauerstoffzufuhr kann das Gewebe wachsen und reifen.  

2,5 Millionen im Rahmen des Förderprogramms EIC Transition 

Ein perfektes Projekt für das Förderprogramm EIC Transition, mit dem der Europäische Innovationsrat die Reifung und Validierung neuer Technologien sowie die Entwicklung eines Geschäftsmodells zur Markteinführung von Zukunftstechnologien unterstützt. 

Das fünfköpfige Projektteam erhält insgesamt 2,5 Millionen Euro, um in den kommenden drei Jahren die Herstellung der Blutgefäße zu kommerzialisieren und ein Start-up-Unternehmen zu gründen. Im Mai 2024 fiel der Startschuss. Matthias Ryma leitet das Projekt und betreut die technische Entwicklung; die Chemikerin Katinka Theis schließt gerade in der Würzburger Biofabrikation ihre Doktorarbeit ab und wird sich um die Herstellung des Opfermaterials und der Matrix kümmern; Patrick Kuntschke wird als Kunststoffspezialist mit langjähriger Erfahrung in der Produktentwicklung zuständig für die Herstellung der Verbrauchsmaterialien sein; Alexander Radüchel ist ein erfahrener Projektleiter aus der Industrie mit wirtschaftswissenschaftlichem Hintergrund und wird  im Projekt für das Projektmanagement sowie das Business Development tätig sein; komplettieren wird das Team in den nächsten Wochen eine Biologin, die sich um die biologische Testung und Etablierung des Prozesses kümmern wird.  

„Zunächst werden wir einfach zu handhabendes Verbrauchsmaterial für die Herstellung von Blutgefäßen anbieten. Später sollen auch lebende künstliche Blutgefäße für den direkten Einsatz in Gewebemodellen zur Verfügung stehen“, erläutert Alexander Radüchel den Geschäftsplan.

Realistischere Simulation menschlichen Gewebes, beschleunigter Entwicklungsprozess und Reduzierung von Tierversuchen

Sowohl die Wissenschaft als auch die pharmazeutische Industrie werden von der erheblichen Zeit- und Kostenersparnis bei der Herstellung und Kultivierung reproduzierbarer vaskularisierter Gewebe profitieren, so Ryma. Die einfach zu handhabenden Produkte werden die 3D-Zellkultur für biologische Labors in Wissenschaft und Industrie zukünftig noch zugänglicher machen. Durch die Minimierung des Investitionsbedarfs können sich die Forschenden auf ihre 3D-gewebebasierte Forschung konzentrieren, anstatt Ressourcen für die Entwicklung der Gewebe selbst, zum Beispiel durch Bioprinting, aufzuwenden. Dies führt letztendlich zu einer schnelleren Generierung von Forschungsergebnissen, was langfristig die Entwicklung neuer Medikamente beschleunigt – und verbessert. 
„Derzeit werden noch jährlich 2 Millionen Tiere für pharmazeutische Tests verwendet. Die meisten der an Tieren getesteten Medikamente sind aber nicht auf die Physiologie des Menschen übertragbar“, berichtet Matthias Ryma. „Biomimetische vaskularisierte Gewebemodelle, die auf menschlichem Gewebe basieren reduzieren also nicht nur Tierversuche, sondern auch falsch positive Ergebnisse.“

Prof. Dr. Jürgen Groll, Leiter des Instituts für Funktionsmaterialien und Biofabrikation am UKW ist stolz auf seinen ehemaligen Doktoranden und dessen Translation, dass er mit seiner anwendungsorientierten Forschung nun realistisch in die Firmengründung gehen kann: „Start-ups sind unser erklärtes Ziel. Und das Team hat es geschafft, die erste EIC Transition-Förderung für die Biofabrikation und fürs UKW einzuwerben. Das ist schon eine tolle Sache.“ 

Vorhergehende Studie zur Nutzung thermoresponsiver Opferstrukturen zur Herstellung perfusionsfähiger Gewebe in Bioreaktoren: M. Ryma, H. Genç, A. Nadernezhad, I. Paulus, D. Schneidereit, O. Friedrich, K. Andelovic, S. Lyer, C. Alexiou, I. Cicha, J. Groll, A Print-and-Fuse Strategy for Sacrificial Filaments Enables Biomimetically Structured Perfusable Microvascular Networks with Functional Endothelium Inside 3D Hydrogels. Adv. Mater. 2022, 34, 2200653. https://doi.org/10.1002/adma.202200653

Text: Kirstin Linkamp / UKW