Unsere Forschungsgebiete

Die gemeinschaftliche Forschungsinitiative, die Standorte in Erlangen, Berlin, Kiel und Innsbruck umfasst, zielt darauf ab, bahnbrechende Einblicke in die komplexen Interaktionen zwischen der Darmbarriere und dem Immunsystem bei chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (CED) zu erlangen. Durch eine enge Zusammenarbeit führender Experten aus den Bereichen Immunologie, Gastroenterologie und Bioinformatik fördert der Verbund innovative Forschungsansätze. Dieses interdisziplinäre Vorgehen soll nicht nur ein tieferes Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen von CED ermöglichen, sondern auch zur Entwicklung neuartiger Therapiestrategien führen. Die Hoffnung ist, dass durch diese neuen Strategien eine gezieltere und wirksamere Behandlung für Betroffene möglich wird, die das Potenzial hat, die Lebensqualität signifikant zu verbessern und langfristig zur Heilung beitragen könnte. Darüber hinaus strebt die Initiative an, durch die Kombination ihrer vielfältigen Expertisen und Ressourcen, die Effizienz der Forschung zu maximieren und somit den Weg für zukünftige medizinische Durchbrüche zu ebnen.

Das TRR241 Forschungsprogramm ist in drei Bereich untergliedert:

Projektbereich A „Immunregulation intestinaler Barrierefunktionen“ umfasst Projekte, deren Fokus auf der Analyse der Effekte chronischer und akuter Entzündungen auf Epithelzellen liegt, mit besonderem Augenmerk auf Prozesse der Zellhomöostase, Differenzierung und barriere-bildenden Funktionen.
Projektbereich B „Epithel als Regulator von Immunität und Entzündung im Darm“ umfasst Projekte, die sich mit Auswirkungen von Barriere Fehlfunktionen und Antigentranslokationen auf das mukosale Immunsystem befassen.
Projektbereich C „Diagnose und therapeutische Intervention von CED“ befasst sich mit der Entwicklung und Evaluierung innovativer therapeutischer und diagnostischer Ansätze.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass unserer Forschungsarbeit entscheidende und bisher unerreichte Einblicke in die Dynamiken der immun-epithelialen Kommunikation bei CED ermöglicht. Diese tiefgreifenden Erkenntnisse haben das Potenzial, die Basis für ein revolutionäres Konzept in Bezug auf das Verständnis der Pathophysiologie von CED zu bilden. Darüber hinaus eröffnen sie neue Perspektiven für die Entwicklung innovativer Therapieansätze, die speziell darauf abzielen, die Interaktionen zwischen Immunzellen und dem Epithel des Darms zu modulieren. Durch die Anwendung dieser Erkenntnisse in der klinischen Praxis könnten maßgeschneiderte Behandlungsstrategien entstehen, die nicht nur effektiver sind, sondern auch weniger Nebenwirkungen für die Patientinnen und Patienten mit sich bringen. Langfristig könnten diese Fortschritte zu einer signifikanten Verbesserung der Lebensqualität von Betroffenen führen und einen Paradigmenwechsel in der Behandlung von CED herbeiführen. Unsere Forschung steht somit an der Schwelle zu bahnbrechenden Entwicklungen, die das Potenzial haben, die Landschaft der medizinischen Wissenschaft und Patientenversorgung nachhaltig zu verändern.

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Chronische Darmentzündungen gehen oft mit einer verstärkten Aktivität von Entzündungsmarkern einher, darunter bestimmte Zytokine wie Interferone, TNF-α, IL-6 und IL-1β. Diese Zytokine sind dafür bekannt, dass sie das Immunsystem aktivieren und Entzündungen verstärken. Was weniger bekannt ist, ist ihre Wirkung auf Zellen, die die Innenseite unseres Darms auskleiden, bekannt als intestinale Epithelzellen. Neueste Forschungen haben gezeigt, dass Zytokine wie TNF-α, IL-22 und IL-33 besonders wichtig sind, nicht nur weil sie Entzündungen im Darm beeinflussen, sondern auch, weil sie eine Rolle bei der Steuerung der Funktion dieser Epithelzellen spielen.

Es wird immer klarer, dass diese entzündungsfördernden Zytokine nicht nur das Immunsystem beeinflussen, sondern auch direkt auf die Epithelzellen des Darmes wirken. Dadurch können sie helfen, das Gleichgewicht im Darm zu erhalten und die Barrierefunktion des Darms – also seine Fähigkeit, als Schutzwall zu fungieren – zu steuern. Die Epithelzellen selbst tragen verschiedene Rezeptoren für diese Zytokine, was bedeutet, dass sie sowohl entzündungshemmende als auch entzündungsfördernde Signale empfangen können.

Das Hauptziel des Forschungsbereichs A ist es, genauer zu verstehen, wie die Signale von Immunzellen und anderen Zellen im Darm auf die Epithelzellen übertragen werden und welche Auswirkungen das auf die Darmbarriere hat. Wir möchten herausfinden, wie diese Wechselwirkungen das Gleichgewicht und die Schutzfunktionen im Darm beeinflussen.

Eine gestörte Kommunikation zwischen den Darmepithelzellen und dem Immunsystem spielt eine Schlüsselrolle bei der Entstehung von entzündlichen Darmerkrankungen. Einfach ausgedrückt: Bestimmte Botenstoffe, die vom Immunsystem freigesetzt werden, können die Arbeitsweise und das Gleichgewicht der Darmepithelzellen stören. Wenn die Zellen gestresst sind oder ihre Schutzfunktion nicht richtig funktioniert, können Bakterien durch die Darmwand schlüpfen und eine Immunreaktion auslösen.

Darüber hinaus geben die Darmepithelzellen auch Botenstoffe ab, die das Immunsystem im Darm beeinflussen können, sowie Stoffe, die gegen Mikroben wirken und somit die Zusammensetzung der Darmbakterien sowohl im gesunden als auch im entzündeten Darm beeinflussen. Ein interessanter Punkt ist, dass Mäuse, die in einer keimfreien Umgebung leben und somit keine Darmbakterien haben, auch ein unausgereiftes Immunsystem zeigen. Dies unterstreicht, wie wichtig die Wechselwirkung zwischen den Darmbakterien, den Darmzellen und dem Immunsystem ist. Das Hauptziel des Forschungsbereichs B ist es, zu verstehen, wie die Darmepithelzellen und ihre Barrierefunktionen die Immunantworten im Darm und die Entzündungen bei entzündlichen Darmerkrankungen beeinflussen und formen.

Ein bedeutender Fortschritt in der Entwicklung neuer Medikamente, der die Behandlung von CED stark verbessert hat, ist die Einführung von Biologika und neuen kleinen Molekülen. Diese Medikamente zielen gezielt auf bestimmte Teile des Entzündungsprozesses ab und können ihn eindämmen. Allerdings gibt es auch Nachteile, wie das Risiko von Infektionen und Krebs, und bei etwa der Hälfte der Patienten, die mit Antikörpern behandelt werden, zeigt sich keine Besserung ihrer Krankheitssymptome. Deshalb ist es umso wichtiger, neue Behandlungsziele und Biomarker zu finden, die voraussagen können, ob eine Therapie bei einem Patienten wirken wird oder nicht. Das Entdecken neuer Wege in der Krankheitsbehandlung kann uns nicht nur helfen, neue Medikamente und Diagnosemethoden zu entwickeln, sondern uns auch zu einer maßgeschneiderten Medizin führen. In dieser neuen Ära können Ärzte vorhersehen, welche Patienten auf eine bestimmte Behandlung ansprechen werden und welche nicht, um so unnötige Nebenwirkungen zu vermeiden.

Bisher haben sich neue Behandlungsstrategien vor allem auf die übermäßige Aktivierung des Immunsystems konzentriert. Aber mit der wachsenden Erkenntnis über die wichtige Rolle der Darmoberflächenzellen (Epithel) und ihrer Wechselwirkung sowohl mit den Darmbakterien als auch mit dem Immunsystem, streben wir danach, die Möglichkeiten zu erkunden, wie die gestörte Kommunikation zwischen diesen Systemen für die Behandlung genutzt werden kann. Das Hauptziel des Forschungsbereichs C ist es, neue Wege für Diagnosen und Behandlungen zu entdecken, die auf diese gestörte Kommunikation abzielen. Das Hauptziel unseres Forschungsprojekts ist es, solche innovativen Behandlungs- und Diagnosemethoden zu entwickeln und in klinischen Studien zu testen.