Geförderte Projekte

Informationen zu geförderten Projekten

Der Mukoviszidose e.V. unterstützt ein breites Spektrum an Forschungsprojekten. Dieses reicht von der medizinischen Grundlagenforschung bis zu klinischen Studien. Ziel der Forschungsförderung ist es, neue Erkenntnisse in neue und bessere Therapien umzusetzen und somit die Lebensqualität der Mukoviszidose-Betroffenen zu verbessern.


Laufende Projekte

Zurzeit fördert der Mukoviszidose e.V. eine Vielzahl an Forschungsprojekten aus unterschiedlichen Themengebieten.

Zu den laufenden Projekten


Abgeschlossene Projekte

Der Mukoviszidose e.V. legt großen Wert darauf, die Ergebnisse aus den von ihm geförderten Projekten öffentlich zugänglich zu machen.

Zu den abgeschlossenen Projekten

Ihre Ansprechpartnerin

Dr. Sylvia Hafkemeyer
Forschungsförderung / Registerstudien
Tel.: +49 (0)228 98780-42
E-Mail: SHafkemeyer(at)muko.info


Kurzbeschreibung laufender Projekte

Projektförderung

Der Mukoviszidose e.V. fördert ausschließlich Forschungsprojekte, deren Ergebnisse entweder direkten Patientennutzen („Klinische Projekte“) oder neues krankheitsbezogenes Wissen („Forschungsprojekte zur Schaffung von krankheitsspezifischem Wissen“) versprechen.

Entwicklung eines Screening-Verfahrens zur Aufklärung der Struktur-Wirkungsbeziehungen von pharmakologischen CFTR-Modulatoren (2005)

Projektleiter: Prof. Dr. Michael Schlierf, Technische Universität Dresden 

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. Georg Krainer, Universität Cambridge, UK

Laufzeit: 36 Monate; 01. September 2020 – 31. August 2023

Fördervolumen: 163.800 €

Ziele

Ziel des Projekts ist es, eine automatisierte Screening-Plattform zur Suche nach geeigneten CFTR-Modulatoren aufzubauen. Das System soll vor allem auf die Suche nach Modulatoren zur Behandlung seltener Mutationen ausgerichtet werden. Der dabei verfolgte Ansatz ist bislang neu, da hier der Wirkmechanismus (Bindung des Modulators und Wirkung auf CFTR) bei der Suche im Vordergrund steht und nicht die Funktion. In die Untersuchungen sollen auch bereits verfügbare Modulatoren eingeschlossen werden, da man von den meisten noch nicht genau weiß, wie diese mechanistisch wirken und ob bzw. wo sie am CFTR Protein binden. Für die Entwicklung des Screening-Modells soll eine Art Bibliothek aus CFTR-Teilstrukturen aufgebaut werden, die verschiedenen, ausgewählten Mutationen entsprechen. Diese Strukturen sollen vor allem aus seltenen CFTR-Mutationen stammen und insbesondere Strukturen abbilden, die innerhalb der Zellmembran liegen. Mit Hilfe des automatisierten Screening-Modells sollen systematisch Wirkstoffe untersucht werden, vor allem solche, die schon für andere CFTR-Mutationen zugelassen oder noch in der Entwicklung sind, denn es ist denkbar, dass darunter Substanzen sind, die als CFTR-Modulator für seltene CFTR-Mutationen wirksam sein könnten.

Methodik

Die Arbeitsgruppe hat bereits ein Testverfahren entwickelt, dass auf einer spezialisierten Mikroskopiertechnik beruht [1,2]. Dieses Verfahren soll automatisiert werden, um eine große Anzahl von Versuchen durchführen zu können. Die Bibliothek der CFTR-Teilstrukturen wird gentechnisch hergestellt. Für die Untersuchung der Wirkung von neuen und bekannten Substanzen auf die veränderten Teilstrukturen wird zusätzlich ein automatisiertes Auswertungsverfahren entwickelt, welches ermöglicht, eine Vielzahl an Substanzen (Strukturen und Wirkstoffe sowie Wirkstoffkombinationen) in kurzer Zeit zu testen.

Ausblick

In diesem Projekt sollen die Einflüsse von zahlreichen seltenen CFTR-Mutationen auf die Proteinstruktur aufgeklärt werden und Wechselwirkungen zwischen Wirkstoffen und den verwendeten Proteinen aufgedeckt werden. Durch die Entwicklung der Methode wird es zukünftig möglich sein, schnell und systematisch nach Wirkstoffen zur Behandlung seltener Mutationen in verfügbaren Medikamentendatenbanken zu suchen. Diese Methode wird auch helfen, Mutationen hinsichtlich ihrer Auswirkung auf die CFTR-Struktur zu verstehen und das Wissen für die gezielte Wirkstoffentwicklung (z.B. Drug-Design aufgrund von Strukturinformationen) einzusetzen [3]. 

[1] Krainer G., Treff A., Hartmann A., Stone T.A., Schenkel M., Keller S., Deber C.M., Schlierf M. A minimal helical-hairpin motif provides molecular-level insights into misfolding and pharmacological rescue of CFTR. Commun. Biol. 2018, 1, 154.
[2] Krainer G., Schenkel M., Hartmann A., Ravamehr-Lake D., Deber C.M., Schlierf M. CFTR transmembrane segments are impaired in their conformational adaptability by a pathogenic loop mutation and dynamically stabilized by Lumacaftor. J. Biol. Chem. 2020, 295, 1985–1991.
[3] Bose SJ., Krainer G., Ng DRS., Schenkel M., Shishido H., Yoon JS., Haggie PM., Schlierf M., Sheppard DN., Skach WR. Towards next generation therapies for cystic fibrosis: Folding, function and pharmacology of CFTR. J. Cyst. Fibr. 2020, 19, S25-S32
 

Klinische Relevanz von nicht-tuberkulösen Mykobakterien in Mukoviszidose-Patienten und Genomveränderungen bei hochvirulenten Bakterienklonen (2004)

Projektleiter: Prof. Dr. Florian Maurer (Bostel)

Beteiligte Wissenschaftler: Prof. Dr. Stefan Niemann, Forschungszentrum Borstel, PD Dr. med. Felix Ringshausen, Med. Hochschule Hannover (MHH), PD Dr. med. Anna-Maria Dittrich, Med. Hochschule Hannover (MHH), Dr. med. Ludwig Sedlacek, Institut für Med. Mikrobiologie der MHH, Hannover, Dr. med. Harald Hoffmann, Institut für Med. Mikrobiologie und Labormedizin, Gauting

Laufzeit: 36 Monate, 01. Oktober 2020 bis 30. September 2023

Fördervolumen:  287.100 €

Ziele

Das Projekt CronoClone verfolgt das Ziel, nicht-tuberkulöse Mykobakterien (NTM), die aus unterschiedlichen Erkrankungsstadien von verschiedenen CF-Patienten stammen, mittels Genomanalyse zu vergleichen und hinsichtlich ihrer Resistenz- und Virulenzfaktoren (Faktoren, die zu einer klinischen Verschlechterung führen) zu charakterisieren. Für die Auswertung sollen auch die klinischen Verläufe (z.B. die Lungenfunktion) der Patienten und deren Bezug zu den NTM Bakterienisolaten aus unterschiedlichen Erkrankungsstadien betrachtet werden. Dies erlaubt es, Rückschlüsse auf die klinische Relevanz der Erregernachweise und die Entstehung von Antibiotikaresistenzen im zeitlichen Verlauf zu ziehen. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen helfen, den Verlauf von Lungenerkrankungen durch NTM bei CF-Patienten besser einschätzen zu können und personalisierte Therapieentscheidungen daran zu auszurichten. 

Methodik

An der Medizinischen Hochschule Hannover gibt es bereits eine umfangreiche Sammlung von NTM-Isolaten von CF-Patienten mit detaillierten Informationen zu den Erkrankungsverläufen zum Zeitpunkt der Probennahme. Am Nationalen Referenzzentrum für Mykobakterien (Forschungszentrum Borstel) werden die Erregergenome aus 400 dieser Bakterienisolate mittels neuesten Untersuchungstechniken („next generation sequencing“) erstellt. Für 200 Bakterienisolate sollen zudem in zwei Mykobakterien-Referenzlaboren (Borstel und Gauting) Empfindlichkeitsprüfungen gegen eine Vielzahl von Antibiotika durchgeführt werden, um die Reproduzierbarkeit der Testung zu untersuchen und Möglichkeiten zur Verbesserung solcher Resistenztestungen zu identifizieren. Für ausgewählte Patienten sollen diese Resistenzdaten mit Informationen zum Behandlungsregime und Erkrankungsverläufen kombiniert werden, um den Stellenwert von genetischen Veränderungen in den Erregern für den klinischen Erkrankungsverlauf zu charakterisieren. 

Ausblick

Das CronoClone Projekt verbindet reale klinische Behandlungssituationen mit aktueller wissenschaftlicher Forschung und leitet aus den gewonnenen Erkenntnissen unmittelbare Konsequenzen für die Versorgung von betroffenen CF-Patienten in Deutschland und darüber hinaus ab. Die Behandlung von CF-Patienten mit NTM-Infektionen soll zukünftig besser planbar sein, sowohl hinsichtlich des zu erwartenden klinischen Verlaufs als auch der wirksamsten Therapie. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen über frei zugängliche Publikationen der breiten Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt werden und stellen somit einen dauerhaften Gewinn für die Erforschung dieser komplexen, schwierig zu behandelnden Infektionen dar. 

Aspergillus-spezifisches IL-17A als neuer Biomarker der akuten allergischen bronchopulmonalen Aspergillose (ABPA) bei Mukoviszidose (1906)

Projektleiter: Dr. Carsten Schwarz, Charité Berlin

Beteiligte Wissenschaftler: Prof. Dr. rer. nat. Alexander Scheffold, Universitätsklinikum Schleswig Holstein, Campus Kiel

Laufzeit: 24 Monate, 1. September 2020 - 31. August 2022.

Beantragte Kosten: 109.000 €

Ziele

Die Lungenerkrankung der Mukoviszidose ist nicht nur durch bakterielle Infektionen geprägt, auch wenn diese meist im Vordergrund stehen. Die Lunge kann auch mit Pilzen besiedelt sein, deren Krankheitswert aber nicht immer klar ist. Der Fadenpilz Aspergillus fumigatus kommt bei ca. 25% der CF-Patienten vor und kann neben Lungenentzündungen auch Komplikationen wie die allergische bronchopulmonale Aspergillose (ABPA) verursachen. Aber nicht jede Besiedelung mit A. fumigatus bedeutet, dass der Patient auch eine ABPA hat, d. h. es stellt sich in der klinischen Praxis oft die Frage für den behandelnden Arzt, wann eine ABPA vorliegt. Die ABPA tritt bei bis zu 15 % der Patienten mit CF, aber zum Beispiel auch bei Patienten mit Asthma, auf. Insbesondere wenn eine ABPA spät diagnostiziert wird, können auch dauerhafte, irreversible Lungenschäden entstehen, die zum rascheren Fortschreiten der Lungenerkrankung führen. 

Die Therapie der ABPA besteht zum einen aus antientzündlich wirksamen Corticosteroiden und zum anderen aus Substanzen, die gegen Aspergillus wirksam sind (Antimykotika). Um eine Behandlung vor dem Entstehen irreversibler Veränderungen einzuleiten, ist eine möglichst frühe Diagnosestellung essentiell. In frühen Krankheitsstadien sind die Symptome der ABPA jedoch noch unspezifisch (Verengung und vermehrte Schleimverlegung der Atemwege, Atemnot) und ähnlich denen, die durch bakterielle Krankheitserreger ausgelöst werden. Deshalb wird die ABPA noch häufig zu spät oder gar nicht diagnostiziert. Die Diagnosestellung der ABPA erfolgt anhand klinischer, radiologischer und laborchemischer Kriterien (entsprechend der 2003 von der CFF veröffentlichten internationalen Standards zur ABPA Diagnostik bei CF). Ausschlaggebend ist dabei eine starke Erhöhung allergietypischer und allergenspezifischer Antikörper (IgE). Antikörper sind aber nach Antigen- oder Allergenkontakt für längere Zeit nachweisbar und spiegeln daher oft nicht die aktuelle immunologische Situation wider. Mit der kürzlich etablierten Methode der antigenreaktiven T-Zell-Anreicherung (ARTE) können pilzspezifische Immunreaktionen zeitgerechter charakterisiert werden und die ABPA Diagnostik bei CF möglicherweise verbessern. A. fumigatus löst in der Regel eine relativ geringe T-Zell Antwort aus, die bislang nicht detektierbar war – mit der ARTE Technologie werden die T-Zellen nun angereichert und sind nachweisbar – als spezifische Th1, Th2 und Th17-Zellen. In einer Anfang 2019 publizierten Pilotstudie  konnte die Arbeitsgruppe um Prof. Scheffold/Dr. Schwarz mit der ARTE-Technologie zeigen, dass A. fumigatus bei einer akuten und auch wiederkehrenden  ABPA spezifische Th-17 Zellen anreichert. Unter einer ABPA-Therapie verringerte sich diese Th-17 Immunantwort in dieser Untersuchung. Die Daten dieser Pilotstudie deuten damit darauf hin, die ARTE-Technologie für eine bessere ABPA-Diagnostik und Therapiekontrolle nutzen zu können. Die Th-17 spezifische Immunantwort bei ABPA soll demnach in dem beantragten Projekt jetzt an einer größeren Patientenkohorte mit CF und ABPA mithilfe der ARTE-Technologie überprüft werden. Dabei sollen Grenzwerte ermittelt werden, um festlegen zu können, wann eine akute ABPA vorliegt. Dazu werden Patienten mit akuter pulmonaler Verschlechterung (Exazerbation) und ABPA mit einer Kontrollgruppe von Patienten mit Exazerbation ohne ABPA, deren Immunsystem aber bereits mit A. fumigatus in Kontakt gekommen ist (sensibilisiert hinsichtlich A. fumigatus), verglichen. Außerdem soll bei Patienten mit ABPA die Aspergillus fumigatus-spezifische Immunantwort in Form von IL-17A (ausgeschüttet von Th17-Zellen) untersucht werden, von der angenommen wird, dass sie während der gezielten ABPA-Therapie absinkt. Dadurch könnte IL-17A als Marker für den Therapieerfolg verwendet werden. Da IL-17A möglicherweise bei Patienten mit erhöhtem Risiko für eine ABPA andere Werte aufweist als bei Patienten, die keine ABPA entwickeln, soll IL-17A auch als prädiktiver Faktor bei Patienten vor dem Auftreten einer ABPA gemessen werden. 

Methodik

Das Projekt wird in Form einer prospektiven, nicht-randomisierten, kontrollierten offenen Kohortenstudie über 18 Monate durchgeführt. Es werden 1.400-1.600 Patienten aus den beteiligten 11 CF-Zentren gescreent, von denen 59 CF-Patienten mit akuter ABPA (nach derzeit gültigem internationalen Standard diagnostiziert) und 59 CF-Patienten ohne ABPA eingeschlossen werden sollen. 

Die Patienten geben am Tag des Studienbeginns Blut- und Sputum-Proben ab, sowie zu dem Zeitpunkt, wenn sie eine Exazerbation durchmachen und 28 Tage danach. Außerdem werden sie klinisch untersucht und die Lungenfunktion gemessen, bei Exazerbationen werden auch bildgebende Verfahren eingesetzt. Das jeweilige CF-Zentrum entscheidet über eine notwendige Therapie, wenn eine ABPA auftritt. Sputumproben werden auf das Vorkommen von Pilzen untersucht, sowie Blutproben auf Antikörper (IgE). Weitere Blutproben werden von den CF-Zentren direkt nach Kiel verschickt und dort immunologisch, u.a. mit dem ARTE-Verfahren untersucht.  

Ausblick

Durch eine sensitivere ABPA-Diagnostik, die in dem Projekt untersucht werden soll, könnte eine ABPA früher diagnostiziert werden. Dadurch könnten irreversible Schäden an der Lunge verhindert und die Symptomlast bei den Patienten reduziert werden. Zudem könnten unnötige Antibiotikatherapien, die aufgrund der anfangs noch unspezifischen Symptome häufig begonnen werden, vermieden werden. Durch Messung von IL-17A könnte außerdem die Wirksamkeit der ABPA-Therapie überwacht und das Risiko für das Auftreten einer ABPA besser abgeschätzt werden. 

Darüber hinaus ist für die Zukunft vorstellbar, dass die ABPA mittels einer medikamentösen Blockade der Th17-Immunantwort behandelt werden könnte. Eine solche Therapie könnte im Vergleich zu Corticosteroiden eine bessere Verträglichkeit aufweisen. 

Pulmonale Transplantation von Makrophagen (PMT) als zellbasierter Therapieansatz zur Behandlung chronischer Infektionen in der CF Lunge (1905)

Projektleiter: Dr. Antje Munder (Hannover)

Beteiligte Wissenschaftler: PD Dr. Nico Lachmann, Medizinische Hochschule Hannover, Dr. Manuel Nietert, Universitätsklinik Göttingen, Prof.Dr. Michtell Drumm and Prof. Dr. Craig Hodges, Case Western Reserve University, Cleveland (Ohio)

Laufzeit: 36 Monate, 01. Oktober 2019 – 30. September 2022

Beantragte Kosten: 199.570 €

Ziele

Die Lungenerkrankung der Mukoviszidose (CF) ist geprägt von chronischer Entzündung, einem überschießenden Einströmen von Abwehrzellen des Blutes, Ansammlungen zähen Schleims und einem fortschreitenden Verlust der Lungenfunktion. Makrophagen sind sogenannte Fresszellen, die eine zentrale Rolle im zellulären Immunsystem spielen und besonders durch ihre Fähigkeit, Bakterien aufzunehmen und zu vernichten, in hohem Maße zum Gleichgewicht in der gesunden Lunge beitragen. Ihre Rolle im Szenario der CF Lungenerkrankung ist bislang aber wenig untersucht. Dabei könnte die eingeschränkte Funktion des CFTR Kanals, wie sie bei der CF vorliegt, auch in diesen professionellen Fresszellen bei der unzureichenden Bekämpfung von Krankheitserregern von Bedeutung sein. In einem Mausmodell der CF konnte die Arbeitsgruppe nach Transplantation von blutbildenden Stammzellen, die aus dem Knochenmark gesunder Spendermäuse gewonnen wurden, zeigen, dass die transplantierten Zellen erfolgreich in die Lunge der CF Mäuse einwanderten und sich dort zu Makrophagen differenzierten. Wenn diese transplantierten CF Mäuse dann über die Atemwege mit Pseudomonas aeruginosa, einem der wichtigsten Erreger der Lungenerkrankung bei CF Patienten, infiziert wurden, verlief die Infektion milder als bei Kontrolltieren. Aufgrund dieser Ergebnisse ist die Arbeitsgruppe zu der Überzeugung gelangt, dass die Transplantation gesunder Makrophagen von therapeutischem Nutzen sein kann, um chronische Atemwegsinfektionen bei CF-Patienten zu bekämpfen.

Methodik

Das Projekt will deshalb einen Therapieansatz für die Verabreichung von Makrophagen in die Lunge (pulmonale Transplantation von Makrophagen = PMT) entwickeln. Außerdem soll der CFTR-Defekt in humanen Makrophagen untersucht werden, die aus induziert pluripotenten Stammzellen (iPSC) von CF-Patienten gewonnen werden und F508del-homozygot sind. Bei iPSC handelt es sich um Zellen, die durch eine künstliche Umprogrammierung wieder die Eigenschaften von Stammzellen zurückerhalten haben. Man kann so aus normalen Körperzellen eines Patienten dessen eigene Stammzelllinie erzeugen und daraus wiederum Zellen mit verschiedenen Eigenschaften herstellen, in diesem Fall Makrophagen. Weiterhin wird die Arbeitsgruppe ein weiteres CF Mausmodell (hF508del), welches das mutierte menschliche F508del-CFTR-Gen trägt, untersuchen. In ersten Studien sollen in diese hF508del-Mäuse gesunde humane Makrophagen, die aus iPSC erzeugt wurden, transplantiert werden.

Ausblick

Obwohl in der jüngsten Vergangenheit durch die Verfügbarkeit von CF-Modulatoren immense Fortschritte in der CF-Therapie erzielt wurden, leiden Patienten noch immer unter schweren chronischen Atemwegsinfektionen, einem fortschreitenden Verlust der Lungenfunktion und schweren Exazerbationen. Genau hier soll die Therapie mit Makrophagen als ergänzende, Mutations-  und Antibiotika-unabhängige Therapie für die CF-Lungenerkrankung ansetzen – vor allem aber auch für CF Patienten mit seltenen Mutationen, denen bislang gar keine Therapie mit Modulatoren zur Verfügung steht.

Projektleiter: Prof. Dr. Ulrich Martin, Medizinische Hochschule Hannover

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. Luis J. V. Galietta, Dr. Paolo Scudieri, Dr. Ilaria Musante, Telthon Institute of Genetics and Medicine (TIGEM), Pozzuoli (Italy)

Laufzeit: Laufzeit: 36 Monate, 01. Oktober 2018 – 30. September 2021 

Beantragte Kosten: 200.000 €
 

Ziele

Die Funktion des alternativen Chloridkanals TMEM16A (Anoctamin-1) ist im Zusammenhang mit der Funktion des CFTR-Kanals bei CF nicht geklärt. Es wäre denkbar, dass eine gezielte Stimulation des TMEM16A die defekte CFTR-Funktion ausgleicht und damit den gestörten Salz-Wasserhaushalt wiederherstellen kann. Es gibt jedoch auch Hinweise, dass TMEM16A einen Einfluss auf die Muzinsekretion im Schleim hat und in diesem Fall wäre eine Aktivierung von TMEM16A als CF-Therapie nicht sinnvoll, hingegen eine Hemmung von TMEM16A denkbar. Ziel des Projektes „EFFECT“ ist es, die Rolle von TMEM16A aufzuklären und aus diesen Erkenntnissen möglicherweise einen therapeutischen Ansatz für CF-Patienten zu entwickeln, der unabhängig von der CFTR-Mutation wirkt.

Methodik

Durch einen Prozess, der Reprogrammierung genannt wird, können ausgereifte Zellen (z. B. aus Blutproben oder Hautzellen) in pluripotente Stammzellen umgewandelt werden (sogenannte induzierte pluripotente Stammzellen; iPS-Zellen). Diese Zellen können im Labor unbegrenzt vermehrt werden. Man könnte diese zurückprogrammierten Zellen auch als „Alleskönner-Zellen“ bezeichnen, denn aus iPS-Zellen können verschiedene Zelltypen wie Herz- oder Leberzellen, inzwischen aber auch Lungenzellen, hergestellt werden.

Im ersten Schritt sollen iPS-Zellen hergestellt werden, die genetisch so verändert sind, dass sie entweder keinen funktionierenden TMEM16A-Kanal haben oder einen TMEM16A-Kanal, der gezielt an- und ausgeschaltet werden kann. Im nächsten Schritt sollen aus diesen Zellen ausgereifte Lungen-Epithelzellen generiert werden, die im dritten Schritt hinsichtlich ihrer Fähigkeiten zum Chlorid-Transport und der Schleimproduktion untersucht werden sollen. Dabei werden vergleichende Untersuchungen von Zellen mit und ohne den TMEM16A Transporter im Zusammenspiel mit dem defekten CFTR-Kanal durchgeführt, die Informationen zur Rolle von TMEM16A geben sollen. Um die Rolle von TMEM16A umfassend zu charakterisieren, werden verschiedene Analysen an den Zellen durchgeführt, die alle in den Arbeitsgruppen gut etabliert sind (u. a. Chloridtransport und Muzinsekretion).

Ausblick

Wenn die Funktion des TMEM16A im Zusammenhang mit dem CFTR-Kanal einen Unterschied im Salz-Wasserhaushalt bei CF-Patienten verursacht, könnte ein therapeutischer Ansatz (z.B. durch Stimulation oder Hemmung des TMEM16A) entwickelt werden. Dieser wäre unabhängig von der Art der CFTR-Mutation.

Dieses Projekt wird durch die Air Liquide Foundation unterstützt. Dafür danken wir herzlich.

Untersuchung zur Entstehung von Resistenzmechanismen von Staphylococcus aureus gegen Antibiotika (1806)

Projektleiter: Prof. Dr. Barbara Kahl, Universitätsklinik Münster

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. Angelika Dübbers, Universitätsklinik Münster, Dr. Peter Küster, Clemenshospital

Laufzeit: Laufzeit: 24 Monate; 01. Oktober 2018 – 30. September 2020, kostenneutral verlängert bis zum 31. Januar 2021

Beantragte Kosten: 140.000 €

Ziele

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist einer der meist isolierten Erreger aus den Atemwegen von CF-Patienten. Der Erreger kann über lange Zeit in den Atemwegen der Patienten überleben. In den letzten Jahren wurden zunehmend Antibiotika-resistente Bakterien aus den Atemwegen von CF-Patienten isoliert. Das Ziel des Projekts ist, die Mechanismen, die den Antibiotikaresistenzen der S. aureus-Isolate zu Grunde liegen, zu untersuchen. Außerdem soll ein möglicher Zusammenhang des Auftretens von „Resistenztypen“ mit der antibiotischen Therapie, der Lungenfunktion und der Ko-Infektion mit anderen wichtigen CF-relevanten Erregern untersucht werden. Weiterhin soll die Virulenz der verschiedenen Resistenztypen, ihre Fitness und die Fähigkeit, von respiratorischen Epithelzellen aufgenommen zu werden und eine Immunantwort in ihnen hervorzurufen, untersucht werden.

Methodik

Es kann auf Probenmaterial aus der Universitätsklinik und dem Clemenshospital in Münster zurückgegriffen werden. Dort werden S. aureus-Isolate von CF-Patienten bereits seit 1994 bzw. 2001 archiviert, so dass bei nachgewiesener Antibiotikaresistenz das Probenmaterial zur Untersuchung der Resistenzentwicklung bis zum ersten Isolat der S. aureus-Infektion der Patienten zurückverfolgt werden kann.

In einer Pilotstudie untersuchte Prof. Kahl ein Jahr lang Sputumproben zu verschiedenen Zeitpunkten. Dabei konnten bei vielen der 14 Patienten Veränderungen hinsichtlich der Antibiotika-Resistenztypen festgestellt werden. Durch Korrelation klinischer Daten (z. B. antibiotischen Therapien, Co-Infektionen mit anderen Bakterien) konnten erste Hinweise auf mögliche Resistenzmechanismen identifiziert werden. Eine Überprüfung dieser Hinweise unter Verwendung der in Münster verfügbaren langjährigen CF-Probensammlung soll in dem Projekt durchgeführt werden. Dabei werden vier Fragestellungen bearbeitet:

Arbeitspaket 1: Mechanismus der Resistenz-Entwicklung
In den S. aureus-Isolaten wird die Veränderung (Mutation) von Resistenzgenen gegenüber Antibiotika (Penicillin, Oxacillin, Erythromycin, Clindamycin, Levofloxacin, Gentamicin, Trimethoprim-Sulfamethoxazol, Rifampicin) untersucht, indem die Gene und teilweise das gesamte Bakteriengenom sequenziert werden.

Arbeitspaket 2: Entwickeln sich über die Zeit verschiedene Resistenztypen in einem Patienten?
Bei Isolaten der 14 vor-untersuchten Patienten wird analysiert, ob seit Auftreten der ersten Resistenz unterschiedliche Resistenzgene bzw. Mutationen für die Resistenz verantwortlich sind.

Arbeitspaket 3: Unterscheiden sich die Isolate mit unterschiedlichen Resistenztypen hinsichtlich ihrer Virulenz oder Fitness (Überlebensfähigkeit)?
Die S. aureus-Isolate werden hinsichtlich ihrer Zelltoxizität und Biofilm-Bildung getestet. Außerdem wird in Kompetitionsexperimenten untersucht, welches Isolat am besten überlebt.

Arbeitspaket 4: Ist die Resistenz mit der Antibiotika-Therapie, der Lungenfunktion und der Ko-Infektion mit anderen Keimen assoziiert?
Aus klinischen Daten zur Antibiotika-Therapie, der Lungenfunktion (Spirometrie) und Co-Infektion mit anderen CF-Keimen (Pseudomonas aeruginosa, Burkholderia cepacia complex, Non-Tuberculous Mycobacteria, Stenotrophomonas maltophilia, Achromobacter xylosoxidans) werden Untersuchungen zur Korrelation der Entwicklung von Resistenztypen bei S. aureus durchgeführt.

Ausblick

Wenn die Resistenzentstehung von S. aureus und ihre Mechanismen besser verstanden werden, kann die Antibiotika-Therapie für bestehende und wiederkehrende Infektionen mit S. aureus zielgerichteter eingesetzt werden.

Untersuchungen zur Beeinflussung von Immunreaktionen und Infektionen mit Pseudomonas aeruginosa durch das Atemwegsmikrobiom bei CF-Patienten (1805)

Projektleiter: Prof. Dr. Alexander H. Dalpke, Technische Universität Dresden

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. Sébastien Boutin, Universitätsklinik Heidelberg, PD Dr. Olaf Sommerburg, Universitätsklinik Heidelberg

Laufzeit: Laufzeit: 24 Monate; 01. März 2019 – 28. Februar 2021

Beantragte Kosten: 100.000 €

Ziele

In den letzten Jahren konnte mit modernen Sequenziermethoden gezeigt werden, dass neben den bei CF typischen Keimen (z.B. Pseudomonas aeruginosa) auch eine Vielzahl von anderen aeroben und anaeroben Bakterien in den tiefen Atemwegen zu finden sind. Darunter finden sich als Bestandteil des sog. Lungen-Mikrobioms auch Bakterien, die üblicherweise bei Gesunden im Nasen-Rachen-Raum vorkommen und denen daher bislang keine krankheitsverursachenden Wirkungen zugeschrieben wurde. Diese Bakterien werden auch als Kommensalen bezeichnet. Bislang ist nicht klar, ob und wie diese kommensalen Bakterien das Krankheitsgeschehen bei CF beeinflussen oder ob sie sogar einen schützenden Effekt vor anderen Keimen haben. In dem Projekt soll geklärt werden, welchen Einfluss die kommensalen Bakterien Neisseria, Veillonella, Prevotella und Streptococcus auf das Immunsystem und das Wachstum von Pseudomonas aeruginosa haben.

Methodik

Arbeitspaket 1: In einem ersten Schritt sollen verschiedene kommensale Bakterien im Labor in einem Zellkulturmodell (in vitro) dahingehend getestet werden, ob sie eine Entzündungsreaktion durch klassische CF-Krankheitserreger (hier Pseudomonas aeruginosa) abschwächen können. Für diese Untersuchungen werden verschiedene Co-Infektionen im Zellkulturmodell nachgestellt und anschließend Entzündungsmarker und krankmachende bakterielle Substanzen (Virulenzfaktoren) gemessen.

Arbeitspaket 2: In einem zweiten Schritt soll im Sputum von CF-Patienten (ex-vivo) untersucht werden, welche Bakterien in den Atemwegen vorkommen und wie sich deren Anwesenheit zur Ausprägung der CF-Erkrankung verhält. Für die Untersuchungen werden zusätzlich zur Routinediagnostik moderne Kultur-unabhängige Verfahren (Sequenzierung der bakteriellen DNS) zur Identifikation der Bakterien verwendet und gleichzeitig verschiedene Entzündungsparameter in den vorhandenen Proben im Labor gemessen. Die Ergebnisse werden statistisch zu klinischen Daten in Bezug gesetzt. Ziel ist die Identifikation solcher kommensaler Bakterien, die mit einer geringeren Entzündungsaktivität einhergehen.

Arbeitspaket 3: Im dritten Schritt soll ein probiotischer Therapieansatz getestet werden, indem untersucht wird, ob die Infektion mit dem CF-Keim Pseudomonas aeruginosa verhindert oder verändert werden kann, wenn gleichzeitig kommensale Bakterien gegeben werden.

Ausblick

Die Ergebnisse sollen dazu beitragen, zu verstehen ob und wie kommensale Bakterien am Infektionsgeschehen in den Atemwegen von CF-Patienten beteiligt sind. Darauf aufbauend könnte es möglich sein, durch Gabe „harmloser“, kommensaler Bakterien Infektionen mit gefährlichen Bakterien zu beeinflussen (probiotischer Therapieansatz). Andererseits könnte auch deutlich werden, wie die Auswahl von Antibiotika gezielter schädigende Bakterien angreifen und schützende Bakterien aussparen kann.

Das Mikrobiom des Bluts als Biomarker der Lungenerkrankung bei Mukoviszidose (1804)

Projektleiter: Prof. Dr. Dr. Robert Bals, Universitätsklinik Saarland, Homburg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. Lutz Wiehlmann, Medizinische Hochschule Hannover, Prof. Dr. Dr. Burkhard Tümmler, Medizinische Hochschule Hannover

Laufzeit: 12 Monate, 1. März 2019 – 29. Februar 2020 

Beantragte Kosten: 50.000 € (zunächst für Projektteil 1)

Ziele

Die Hypothese des Projektes ist, dass bei Mukoviszidose-Patienten im Verlauf der Lungenerkrankung Bakterien oder deren Bestandteile von der Lunge in das Blut übertragen werden und über diesen Weg auch Auswirkungen auf die Entzündungsreaktion im Körper haben können. Vorarbeiten der AG von Professor Bals zeigen, dass bei Mukoviszidose deutlich erhöhte Konzentrationen von bakteriellen Molekülen (bakterielles genetisches Material, DNS; bakterielle Strukturen der Zellmembran wie Lipopolysaccharid, LPS) im Blut vorhanden sind. In dem Projekt soll untersucht werden, ob aus Blutproben ein aussagekräftiger Laborwert (Biomarker) identifiziert werden kann, der sowohl über die Erkrankungsschwere als auch über die relevanten Mikroorganismen im Blut Auskunft gibt. Die Methode soll zunächst an wenigen Probanden und Patienten hinsichtlich der Variabilität und Reproduzierbarkeit weiterentwickelt werden und im zweiten Schritt an Blutproben von 120 Patienten mit und ohne CF in einer longitudinalen Studie nachweisen, welche Unterschiede zwischen den Gruppen bestehen.

Methodik

Projektteil 1: Etablierung der Methode
Blutproben von CF-Patienten und gesunden Kontrollen werden auf verschiedene bakterielle Bestandteile untersucht. Anhand bakteriellen genetischen Materials (DNS) sollen Rückschlüsse auf die Gesamtheit der Mikroorganismen gezogen werden. Weiterhin werden typische Marker für eine Entzündung (Leukozyten, CRP, IL-8, IL-6, TNF-α) untersucht. Diese „Mikrobiom-Laborwerte“ könnten als Biomarker dienen und bakterielle Entzündungen anhand von Blutproben nachweisen. Um die Reproduzierbarkeit der Methode zu bewerten, werden zu verschiedenen Zeitpunkten mehrere Proben von CF-Patienten und gesunden Kontrollen über einen Zeitraum von zwei Tagen entnommen und überprüft, ob die „Mikrobiom-Laborwerte“ starken Schwankungen unterliegen.

Projektteil 2: Untersuchung der „Mikrobiom-Laborwerte“ hinsichtlich klinischer Anwendung
Gelingt die Etablierung der Methode und kann eine gute Reproduzierbarkeit der „Mikrobiom-Laborwerte“ in Projektteil 1 nachgewiesen werden, soll Projektteil 2 durchgeführt werden. Dafür sollen Blutproben von CF-Patienten ohne akute Lungenentzündung, CF-Patienten unter akuten Entzündungen der Lunge und gesunden Probanden untersucht werden. Die ausgewerteten „Mikrobiom-Laborwerte“ werden anschließend in Bezug zu den klinischen Daten (z.B. FEV1) der Patienten gesetzt, um zu prüfen, ob Zusammenhänge zwischen den „Mikrobiom-Laborwerten“ und den klinischen Daten nachgewiesen werden können. Besteht ein Zusammenhang, wäre die Bestimmung der „Mikrobiom-Laborwerte“ aus dem Blut eine Möglichkeit, Hinweise auf klinische Veränderungen durch eine Blutanalyse erhalten zu können.

Ausblick

Das Projekt kann die Fragestellung beantworten, ob mikrobielle Bestandteile - aus der Lunge und/oder dem Darm - von CF Patienten in das Blut übertreten und zur CF-Symptomatik (z. B. Entzündungsgeschehen) beitragen. Darüber hinaus könnte die Untersuchungsmethode zur Analyse des Mikrobioms im Blut möglicherweise dazu verwendet werden, anhand der Bestimmung von bakteriellen Molekülen im Blut eine Aussage über die Erkrankungsschwere, die Prognose oder das Vorliegen einer akuten Verschlechterung zu treffen.

Allergische Reaktionen auf Medikamente - Entwicklung von Strategien zum Umgang mit Antibiotika Allergien in Diagnostik und Therapie (1705)

Antragsteller: Dr. Jobst Röhmel, Charité, Berlin

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. Dean Naisbitt, Liverpool, UK

Laufzeit: Laufzeit: 24 Monate; 01. März 2018 – 29. Februar 2020, kostenneutral um 12 Monate verlängert bis 28. Februar 2021

Beantragte Kosten: 95.000 €

Einführung 

Unverträglichkeiten gegen Antibiotika sind bei Patienten mit Mukoviszidose ein häufiges Phänomen und führen oft zu einer erheblichen Verunsicherung sowohl bei den betroffenen Patienten als auch bei deren Behandlern. Da die Häufigkeit von Unverträglichkeitsreaktionen gegen Antibiotika bei anderen Krankheiten nicht in diesem Maße auftritt, liegen aktuell nicht genügend wissenschaftliche Erkenntnisse über den klinischen Umgang damit vor. Dementsprechend resultieren Unverträglichkeitsreaktionen regelmäßig in jahrelanger Vermeidung von wichtigen Antibiotika und führen somit zu einer nicht optimalen Behandlung der bakteriellen Infektionen und indirekt zu einem Fortschritt der Erkrankung. Zusätzlich wird der zu frühe und zu häufige Einsatz von Reserveantibiotika, durch vorsorgliche Vermeidung der im Verdacht auf allergische Reaktionen stehenden Antibiotika, befördert.

Ziele 

Diese Studie hat das Ziel, zu ermitteln, wann es klinisch wirklich geboten ist, ein Antibiotikum nach einer Unverträglichkeitsreaktion zu meiden und wann ein Antibiotikum trotz einer früheren Unverträglichkeitsreaktion, ggf. nach einer Desensibilisierung, sicher weiter verabreicht werden kann. 

Um dies zu erforschen werden Patienten unter sicheren stationären Bedingungen die Medikamente, die sie nach in der Vergangenheit aufgetretenen allergischen Reaktionen nicht mehr bekommen haben, wieder erhalten. So soll systematisch ermittelt werden, wie hoch das Wiederholungsrisiko für Reaktionen ist. Es werden verschiedene Labortests und Hautallergietests durchgeführt, um deren Vorhersagewert für mögliche allergische Reaktionen gegen die einzelnen Medikamente zu ermitteln. Wenn sich diese Tests für eine bessere Vorhersagbarkeit eignen, könnten diese Tests zukünftig die diagnostischen Möglichkeiten zur Überprüfung und/oder Vorhersagbarkeit von allergischen Reaktionen auf Antibiotika erweitern. 

Methodik 

Geplant ist eine prospektive, interventionelle Studie, mit 100 CF-Patienten aus Berlin und Umgebung, bei denen aufgrund einer früheren allergischen Reaktion ein Antibiotikum derzeit nicht mehr verabreicht wird. Diesen Patienten soll unter sehr gut kontrollierten Bedingungen (in der Klinik) das zuletzt gemiedene Antibiotikum erneut verabreicht werden. Bei Patienten, bei denen ein Vorab-Test (Prick-Test und Intracutan-Test) keine allergische Sensibilisierung nachweisen lässt, wird das Antibiotikum unter klinischer Beobachtung des Patienten erneut verabreicht. Zusätzlich werden Zellproben an das Labor von Dr. Dean Naisbitt der „Molecular and Clinical Pharmacology“ in University of Liverpool/ England verschickt. In diesem renommierten Labor für Immunpharmakologie werden die Zellen auf T-Zelluläre Sensibilisierung gegen Antibiotika untersucht. Weiter werden Serum- bzw. Plasmaproben in dem Deutschen Referenzlabor für Autoimmunhämolyse Transfusionsmedizin / Charité Berlin auf hämolysierende Antikörper untersucht.

Ausblick 

Die Studienergebnisse sollen dabei helfen, individuelle Überempfindlichkeitsreaktionen besser bewerten zu können und die antibiotischen Behandlungen weniger pauschal einzuschränken zu müssen sowie die zugrundeliegenden Immunmechanismen besser zu verstehen. Mit den Erkenntnissen sollen bakterielle Infektionen mit den zur Verfügung stehenden Antibiotika effektiver therapiert werden können.

Signalübermittlung in Abwehrzellen der Lunge von CF-Patienten (1604)

Antragsteller: Dr. Melanie Albrecht (Langen)

Beteiligte Wissenschaftler: Professor Piet Hiemstra (Utrecht); Professor Tümmler (Hannover) 

Laufzeit: 36 Monate; 1. Dezember 2016 -30. November 2019, kostenneutral verlängert bis zum 31. Juli 2020

Beantragte Kosten: 70.700 EUR

Ziele 

In dem Projekt geht es darum, bei Patienten mit Mukoviszidose die Regulation der überschießenden Immunreaktion zu verstehen. Viele publizierte Forschungsarbeiten der letzten Jahre lassen vermuten, dass bei Mukoviszidose-Patienten durch bestimmte Abwehrzellen (Neutrophile Granulozyten) bestimmte Signalstoffe, die Cytokine IL17A und IL22, verstärkt ausgeschüttet werden und zu der CF-typischen überschießenden Entzündungsreaktion beitragen. Eine bei Mukoviszidose-Patienten vermehrte Cytokin IL17A und IL22 Antwort könnte dazu führen, dass ein Entzündungsprozess permanent aufrecht erhalten wird und dass eine Regeneration des Gewebes, die Wundheilung, gestört wird. Die bei Mukoviszidose typischen Bakterien, Pseudomonas aeruginosa, könnten ursächlich sogar dazu beitragen, die Abwehrreaktion und Wundheilung aus dem Gleichgewicht zu bringen. 

Methodik

An Gewebe von Mukoviszidose-Patienten wird untersucht, ob die Abwehrzellen in stark entzündetem Gewebe wirklich hauptsächlich die für Entzündungsprozesse verdächtigen Cytokine IL17A und IL22 ausschütten und ob dadurch der Heilungsprozess erschwert oder verhindert wird. Die Arbeitsgruppe hat eine Methode etabliert (Wundheilungsmodell), wo diese Fragestellung anhand von Gewebeproben von CF-Patienten untersucht werden kann. Als Material stehen der Forschergruppe Lungengewebe und Lymphknotengewebe (in Letzterem sind die Abwehrzellen besonders gut zu isolieren) von CF-Patienten nach Lungentransplantation zu Verfügung. Ebenso stehen der AG durch eine Kooperation mit Professor Tümmler verschiedene CF-typische Bakterienstämme zur Verfügung, mit denen der Einfluss der Bakterien auf die Immunreaktion untersucht werden kann. 

Ausblick

Insgesamt soll das Forschungsvorhaben helfen, die Rolle der IL17-A und IL-22 Cytokine in der Immunreaktion bei Mukoviszidose zu verstehen. Kann der Zusammenhang zwischen bakterieller Infektion, den Abwehrzellen und den Cytokinen IL17-A und IL-22 bei CF aufgeklärt werden, so können spezifische Therapien entwickelt werden, die genau dort in der Immunreaktion angreifen, wo sie bei CF-Patienten überschießt. Kann ein Zusammenhang hingegen nicht bestätigt werden, so ist auch das eine wichtige Antwort, um den Blick vieler Forscher, die derzeit auf IL17-A und IL-22 fixiert sind, in eine andere Richtig zu lenken, um so schneller die Lösung für die unkontrollierte Immunreaktion bei Mukoviszidose zu finden. 

Kleinprojekte

(Projektetat max. 20.000 €)

Dieses Fördermodul ist für schnell zu überprüfende Konzepte gedacht, wobei Vorarbeiten die Idee begründen müssen. Die Beantragung von Kleinprojekten ist ohne Begrenzung auf ein Schwerpunktthema möglich. 

Endogene und exogene Effekte von Sphingosin/ saurer Ceramidase in Mukoviszidose-Lungenepithelzellen – eine therapeutische Option zur Bekämpfung chronischer Atemwegsinfektionen (2009) 

Projektleiter: Dr. Dirk Westhölter (Essen)

Beteiligte Wissenschaftler: Prof. Christian Taube, Ruhrlandklinik, Universitätsklinik Essen; Prof. Erich Gulbins, Institut für molekulare Biologie, Universitätsklinik Essen

Laufzeit: 12 Monate; 01.09.2020 – 31.08.2021

Fördervolumen: 17.000 €

Ziele

Chronische Infektionen der Lunge mit Pseudomonas aeruginosa sind für viele CF-Patienten mit steigendem Alter ein Problem. Die Bakterien lassen sich nicht mehr aus der Lunge entfernen und demzufolge verschlechtert sich die Lungenfunktion. Daher beschäftigen sich weltweit Forscher damit, alternative Behandlungsmöglichkeiten für bakterielle Infektionen zu finden. Ein möglicher Ansatzpunkt liegt vielleicht in dem an pulmonalen Zellmembranen bei CF entdeckten Ungleichgewicht im Sphingolipid-Stoffwechsel im Vergleich zu Gesunden, der möglicherweise die Abwehr gegen Bakterien bei CF-Patienten schwächt. 
Zwei wesentliche Enzyme (saure Ceramidase und saure Sphingomyelinase) arbeiten bei CF scheinbar nicht optimal – möglicherweise durch leichte pH-Wert-Veränderungen aufgrund des CFTR-Defekts. Die Enzyme haben jedoch eine wichtige Aufgabe für die Bereitstellung von Sphingolipiden, welche wesentliche Membran-Bestandteile darstellen. Die Sphingolipide sind darüberhinaus an weiteren Prozessen einer Zelle beteiligt, wie beispielsweise Zellteilung, Zellalterung und entzündliche Reaktionen. Veränderungen in diesem Sphingolipid-Stoffwechsel können auch das Immunsystem und die Reaktion auf Infektionen beeinflussen. An Epithelzellen aus der Lunge von CF-Patienten wurde gezeigt, dass dort weniger saure Ceramidase gebildet wird. Außerdem ist die Funktion der sauren Sphingomyelinase gestört. Dadurch häufen sich Ceramide in den Zellen an und der Sphingosingehalt in der Zellmembran ist reduziert. Die Forscher haben Hinweise, dass dieses Ungleichgewicht die Besiedelung der CF-Lunge mit Pseudomonas aeruginosa erleichtern könnte, so dass eine Wiederherstellung des Gleichgewichts durch eine Sphingosin Verabreichung eine therapeutische Option darstellen könnte. 
In dem Projekt sollen Bronchialzellen von CF-Patienten und gesunden Kontrollen in einer „Air-Liquid Interphase-(ALI) Zellkultur“ kultiviert und mit Pseudomonas aeruginosa infiziert werden. Die Expression, Regulation und Funktion der Sphingolipide sollen in diesem Modell untersucht werden. Da Pseudomonaden nicht nur außerhalb der Zellen leben, sondern auch in die Zellen eindringen können, soll auch die Interaktion der Bakterien mit den Sphingolipiden innerhalb der Zellen untersucht werden. Die Erkenntnisse sollen helfen, das therapeutische Potenzial von Sphingosinen bei der Bekämpfung von Pseudomonas-Infektionen in humanen Zellen zu ermitteln und eine mögliche Toxizität durch medikamentöse Verabreichung zu erkennen.  

Methodik

Aus explantierten Lungen von CF-Patienten und gesunden Kontrollpatienten werden Atemwegsepithelzellen gewonnen und in einer ALI-Zellkultur angelegt. Die Methode ist im Essener Labor bereits etabliert. In diesem Zellkultur Modell (und zusätzliche auch an frisch gewonnenen Epithelzellen von CF-Patienten und gesunden Kontrollen) wird die Menge an Sphingosin ermittelt, deren Lokalisierung in der Zelle und die Aktivität des Sphingosin-Gens untersucht. Neben dem systematischen Vergleich von Sphingosin in Zellen von CF-Patienten und gesunden Kontrollen wird auch nach einem möglichen Zusammenhang verschiedener CFTR-Mutationen und der Sphingosin-Funktion gesucht. 
Im nächsten Schritt wird die Wirkung von zugegebenem, markiertem Sphingosin auf die Zellen untersucht. Dabei wird sowohl die Lokalisierung des markierten Sphingosin in der Zelle als auch mögliche toxische Wirkungen auf die Zellen erfasst.  Um die Auswirkung eines fehlerhaften Sphingosin- und Ceramid-Stoffwechsels auf Pseudomonas aeruginosa zu untersuchen, werden Zellkulturen (mit und ohne Defekt im Sphingosin-Stoffwechsel) mit verschiedenen Pseudomonas-Stämmen infiziert, um zu prüfen, ob die Abwehr gegen die Bakterien bei fehlendem Sphingosin reduziert ist.
Um das therapeutische Potenzial von Sphingosin zu bestimmen, werden den Zellen Sphingosin bzw. deren Vorstufen zugegeben und die bakterielle Abwehr gemessen. 

Ausblick

Die molekulare Aufklärung des Ungleichgewichts von Ceramiden und Sphingosinen in humanen CF-Zellen, sowie die Untersuchung der anti-infektiven Wirkung von Sphingosin auf Pseudomonas aeruginosa könnten der klinischen Entwicklung eines neuen Therapieansatzes zur Behandlung chronischer Pseudomonas-Infektionen den Weg ebnen. 
 

Voriconazol-Resistenz bei Scedosporium apiospermum: Häufigkeit, genetischer Mechanismus und Behandlungsoptionen (2008)

Projektleiter: PD Dr. Volker Rickerts, Robert Koch-Institut 

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. Carsten Schwarz, Charité Berlin; Dr. Oliver Voigt und Dr. Anna Gorbuschina, Bundesanstalt für Materialforschung und Prüfung Berlin; Dr. Oliver Cornely, Zentrum für klinische Studien, Universität Köln

Laufzeit: 24 Monate, 1.10.2020 – 30.9.2022

Fördervolumen: 19.200 €

Ziele

Die Arbeitsgruppe des Antragstellers hat aus Vorarbeiten Hinweise, dass Scedosporium mit Cyp51-Genvarianten Azol-Resistenzen aufweisen. Um einen möglichen ursächlichen Zusammenhang von Cyp51-Variationen und Azol-Resistenzen zu untersuchen, werden in dem Projekt genetische und mikrobiologische Untersuchungen an seriellen Scedosporium-Isolaten durchgeführt um zu zeigen ob die Cyp51-Variationen der Grund für eine erworbene Azolresistenz sind. Das Vorkommen deratiger Variationen in deutschen Isolaten wird bestimmt. Weiterhin ist geplant, an den Azol-resistenten Scedosporium die Wirksamkeit neuer Antimykotika zu untersuchen.

Methodik

Um zu bestätigen, dass Cyp51-Mutationen bei Scedosporium apiospermum kausal mit einer Resistenz gegenüber Azolen und damit dem Anstieg der minimalen Hemmkonzentration (MIC) verbunden ist, wird zunächst das Cyp51-Gen in unveränderter und in mutierter Form aus Scedosporium apiospermum isoliert und in ein Wirtssystem (S. cerevisiae) eingebracht. Dadurch kann das Genprodukt (Protein) gewonnen und analysiert werden. Auf dieser Basis werden auch Resistenztestungen durchgeführt, indem geprüft wird, ob das mutierte Cyp51-Gen auch in diesem experimentellen Wirtssystem eine Azol-Resistenz verursacht.
Die Arbeitsgruppe kooperiert für das Projekt mit dem CF-Zentrum der Charité Berlin und hat dadurch Zugriff auf Scedosporium-Isolate von CF-Patienten aus verschiedenen Jahren sowie den dazugehörigen klinischen Daten. Verfügbar sind sequentielle Proben, d.h. verschiedene Isolate von einzelnen Patienten in zeitlichen Abständen. 
Bei Isolaten von einem Patienten soll nun die genetische Veränderung der Scedosporien im Verlauf der Besiedelung genauer angeschaut werden: Dafür wird das vollständige Genom sequenzieller Scedosporium-Isolate eines CF-Patienten sequenziert. Die sequentiellen Proben entstammen verschiedenen Zeitpunkten, während der Patient eine Voriconazol-Therapie durchlaufen haben. Dadurch kann die Entwicklung einer Resistenz auf genetischer Ebene beobachtet werden. Nicht nur das Cyp51-Gen wird dabei berücksichtigt, sondern alle genetischen Veränderungen werden analysiert.
Danach werden die Isolate hinsichtlich ihrer phänotypischen Eigenschaften untersucht, also der Wachstumsrate bei verschiedenen Temperaturen, Melanin-Produktion und Sporenbildung. Außerdem wird in einem Modell der Wachsmotte (Galleria mellonella) die krankmachende Wirkung (Virulenz) der Pilze untersucht.  
Die grundsätzliche Häufigkeit von Resistenzen und Cyp51-Mutationen bei Scedosporien wird ebenfalls untersucht. Dies erfolgt anhand einer Sammlung von 100 Scedosporien-Isolaten aus den Jahren 2011-2019, die dem Projektleiter über das Deutsche Referenzlabor für Scedosporium zur Verfügung steht.
Darüber hinaus wird in dem Projekt die in vitro-Aktivität neuerer Antimykotika auf Azol-resistente Scedosporium-Isolate getestet, um mögliche neue Behandlungsoptionen zu erkennen. 

Ausblick

Wenn sich die genetischen Veränderungen im Cyp51-Gen bestätigen, kann dies die Diagnostik von resistenten Scedosporium-Stämmen erleichtern, sowie das Verständnis von der Verbreitung dieser Pilze verbessern. Dadurch können sowohl die Behandlung der Pilzinfektionen als auch prophylaktische Maßnahmen erleichtert werden. Durch die Testung neuer Antimykotika besteht außerdem das Potenzial, neue Behandlungsoptionen für Azol-resistente Scedosporien zu erhalten und damit die Therapieerfolge zu verbessern. 

Serologische Biomarker für Exophiala dermatitidis in der Lunge von Mukoviszidose-Patienten (2007)

Projektleiter: Dr. Claudia Grehn (Berlin)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. med. Carsten Schwarz, CF-Zentrum, Charité, Universitätsmedizin Berlin; Dr. med. Patience Eschenhagen, CF-Zentrum, Charité, Universitätsmedizin Berlin; Prof. Dr. Leif Erik Sander, Infektionsimmunologie und Vakzinologie, Charité, Universitätsmedizin Berlin; Prof. Laurence Millon, Laboratoire de Parasitologie - Mycologie, University Hospital Besancon, France; Dr. Barbara Graf, Labor Berlin, Charité Vivantes GmbH

Laufzeit: 12 Monate; 01.09.2020 – 31.08.2021

Fördervolumen: 5.000 €

Ziele

Es soll herausgefunden werden, welche klinischen und immunologischen Folgen eine Besiedlung der Lunge von CF-Patienten mit dem Pilz Exophiala dermatitidis hat. Dazu werden serologische und immunologische Marker untersucht, um zu klären, ob und welche dieser Marker dazu geeignet sind, die klinische Bedeutung von Exophiala dermatitidis exakt zu beschreiben.  

Methodik

Es handelt sich um eine prospektive klinische Studie. 200 CF-Patienten des CF-Zentrums der Charité Berlin über 6 Jahre sollen auf das Vorkommen von Exophiala dermatitidis in der Lunge gescreent werden. Bei positivem Befund sollen nach 0, 3 und 6 Monaten serologische Marker (Antikörper, Entzündungsmarker), immunologische Biomarker (T-Zellen, Zytokine), klinische Daten (Lungenfunktion, CT), sowie die mikrobiologische Diagnostik erhoben werden. 

Ausblick

Ein besseres Verständnis der durch Exophiala dermatitidis hervorgerufenen Infektion der Lunge bei CF-Patienten könnte in Zukunft dazu beitragen, den Therapie- und Diagnoseablauf einer solchen Pilzinfektion zu verbessern. 

Quantifizierung der Perfusions-MRT der Lunge bei der CF-Lungenerkrankung durch künstliche Intelligenz (2006)

Projektleiter: Prof. Dr. med. Mark O. Wielpütz, Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Universitätsklinik Heidelberg 

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. sc. hum. Urs Eisenmann, Medizinische Informatik, Universitätsklinikum Heidelberg; PD Dr. med. Olaf Sommerburg, Pädiatrische Pneumologie, Universitätsklinik Heidelberg; Niclas Hagen, M.Sc., Medizinische Informatik, Universitätsklinik Heidelberg; Dr. med. Patricia Leutz, Radiologie, Universitätsklinik Heidelberg

Laufzeit: 12 Monate; 01. September 2020 – 31. August 2021 

Fördervolumen: 20.000 €

Ziele

In dem Projekt soll ein Verfahren zur Nutzung von künstlicher Intelligenz für die Auswertung von MRT-Scans entwickelt werden. Das Verfahren soll die Lungenstruktur sowie bestimmte Lungenfunktionen (also „morpho-funktionell“) erfassen und damit Veränderungen der Lunge bei CF-Patienten quantitativ erkennen. So können vorher nur visuell erfassbare Lungenschäden schließlich in Zahlenwerten ausgedrückt werden, welche idealerweise einen Krankheitsschweregrad widerspiegeln. Das Verfahren soll die Auswertung von MRT-Scans objektiver machen und gleichzeitig zu einer deutlich schnelleren und weniger personalintensiven Auswertung führen. 

Methodik

Das Projekt wird in einer radiologischen und bioinformatischen Zusammenarbeit durchgeführt. Zunächst werden von den 168 in der Datenbank vorhandenen CF-Patienten die MRT-Daten anonymisiert zusammengestellt, die Daten in gesonderte Bilddateien überführt und die klinischen Daten mit den Bildern korreliert. Pro Patient liegen bis zu zehn jährlich stattfindende MRT-Untersuchungen vor. Basierend auf den MRT-Daten und Informationen zum zuvor entwickelten Scoring-System für die Auswertung der MRTs wird das System des maschinellen Lernens entwickelt und trainiert. Dabei wird der maschinelle Lernerfolg kontinuierlich angepasst und das Programm feinjustiert. Goldstandard für die Erfassung des Schweregrads der Lungenerkrankung bleibt dabei zunächst das Scoring-System, welches von menschlichen Auswertern über Jahre verwendet wurde. Zum Schluss erfolgt die Anwendung und Evaluation des Programms auf neue MRT-Daten, um die Genauigkeit, Sensitivität und Spezifität zu prüfen und zu optimieren.  

Ausblick

Die Entwicklung der künstlichen Intelligenz zur objektiven und schnellen Auswertung von MRT-Scans könnte schon in wenigen Jahren auch im klinischen Alltag Anwendung finden. Die Methode kann auf andere Befunde ausgedehnt werden und für verschiedene diagnostische Fragestellungen bei CF-Patienten genutzt werden. Außerdem ermöglicht die Methode die Auswertung großer Datenmengen, z.B. im Rahmen von klinischen Studien. 
 

Molekulare Epidemiologie von Mycobacterium abscessus bei CF-Patienten aus Deutschland (2003)

Projektleiter: PD Dr. Michael Hogardt, Universitätsklinikum Frankfurt/Main

Beteiligte Wissenschaftler: Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene, PD Dr. Florian Maurer und Prof. Dr. Stefan Niemann, Forschungszentrum Borstel, Leibniz Lungenzentrum Nationales Referenzzentrum für Mykobakterien

Laufzeit: 14 Monate; 15. März 2020 – 14. Mai 2021

Fördervolumen: 19.750 €

Ziel des Projekts 

In den letzten Jahren beobachtete man weltweit eine Zunahme von Mycobacterium (M.) abscessus bei CF-Patienten. Durch eine direkte Übertragbarkeit von Mensch zu Mensch könnte sowohl die Häufigkeit des Keims bei CF-Patienten ansteigen als auch die Resistenzsituation sich verschärfen und damit M. abscessus zu einem weiteren problematischen Keim für viele CF-Patienten werden. Bislang ist nicht bekannt, ob die Verbreitung dieses Keims durch Übertragung von Patient zu Patient erfolgt oder der Keim vor allem über die Umwelt (z.B. Wasser, Erdboden) akquiriert wird.

M. abscessus stellt aufgrund seiner ausgeprägten Resistenz gegenüber Antibiotika ein Problem hinsichtlich der klinischen Therapie dar. M. abscessus ist von Natur aus gegen viele Antibiotika resistent und kann weitere Resistenzen durch genetische Veränderungen ausbilden. Die Infektion mit M. abcessus führt bei CF-Patienten oft zu ernsthaften Symptomen mit einer schnellen Verschlechterung der Lungenfunktion. Die Therapie ist schwierig, erfordert die Kombination mehrerer Antibiotika über Monate und ist trotzdem oft nicht erfolgreich. 

Aktuelle Registerdaten (Berichtband 2018) zeigen für Deutschland, dass bei 2,5% der untersuchten CF-Patienten M. abcessus nachweisbar war. Allerdings zeigen die Registerdaten auch, dass möglicherweise nur bei 30% der im Register erfassten Patienten eine Spezialdiagnostik auf Mykobakterien durchgeführt wurde, so dass eine systematische Untersuchung der M. abcessus Verbreitung und ein Abgleich mit Registerdaten sinnvoll ist.

Auch wenn vermutlich relativ wenige CF-Patienten mit M. abcessus infiziert sind, ist eine Untersuchung der Häufigkeit des Vorkommens und möglicher Übertragungswege sehr wichtig, um die Verbreitung dieser gefährlichen Keime besser beurteilen und verhindern zu können.

Das nun geplante Projekt soll in Kooperation mit zwölf CF-Zentren durchgeführt werden und wichtige Fragen für die klinische Praxis beantworten:

a) Untersuchung der Epidemiologie der M. abcessus Besiedelung hinsichtlich Häufigkeit und Übertragung verschiedener M. abcessus Klone 

b) Untersuchung der Resistenzentwicklung anhand von archivierten Proben in verschiedenen zeitlichen Abständen

c) Untersuchung zum Risiko einer Übertragung von M. abcessus in der Klinik (monozentrisch durchgeführt als Sub-Studie in Frankfurt)  

Methodik

Um herauszufinden, ob bei den CF-Patienten eine Übertragung von Patient zu Patient stattgefunden hat, erfolgt die Sequenzierung des gesamten Genoms der von CF-Patienten in Deutschland gewonnenen M. abscessus-Isolate. Etwa 150 Isolate von M. abscessus von Patienten aus den kooperierenden CF-Zentren sollen untersucht werden. Diese bilden unterschiedliche geografische Regionen in Deutschland ab. Dadurch lassen sich potenziell Cluster der Verbreitung einzelner Stämme und mögliche Übertragungsereignisse ermitteln. Zusätzlich soll das Vorkommen (Prävalenz) von M. abscessus in den CF-Zentren, aus denen die Isolate kommen, mit Daten aus dem Deutschen Mukoviszidose-Register verglichen werden. Durch die Genomsequenzierung kann auch die Häufigkeit von Resistenzmutationen identifiziert werden, die während einer chronischen Lungeninfektion erworben wurden, da die Isolate teilweise von Patienten verschiedener zeitlicher Abstände im Verlauf der Infektion mit M. abscessus stammen. Für die Sub-Studie zum Übertragungsrisiko von M. abcessus im Klinikbetrieb sollen verschiedene klinische Isolate von Patienten untersucht und mit Daten zu Besuchszeitpunkten in der Klinik in Frankfurt korreliert werden. 

Ausblick

Wenn die Übertragungs- und Ansteckungswege von M. abscessus-Infektionen erkennbar sind, können Hygienemaßnahmen gezielt angepasst werden. Außerdem kann auf Basis der Daten zukünftig bei neu auftretenden M. abscessus-Infektionen die Therapie vorausschauend geplant werden, da absehbar werden könnte, welche genetischen Veränderungen auftreten, aber auch welchen klinischen Verlauf bestimmte Isolate verursachen.

Genetische Prädiktoren für schwere CF bei europäischen Zwillingen und Geschwistern (2002)

Projektleiter: PD Dr. rer. nat. Frauke Stanke, Medizinische Hochschule Hannover (MHH)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. med. Anna-Maria Dittrich, Medizinische Hochschule Hannover (MHH) und Dr. med. Lutz Nährlich, JLU Gießen 

Laufzeit: 12 Monate, 01. Mai 2020 – 30. April 2021

Fördervolumen: 19.890 €

Ziele

Mukoviszidose verläuft klinisch sehr unterschiedlich und man weiß, dass nicht allein die Mutation im CFTR-Gen oder die Umwelteinflüsse dafür verantwortlich sind. Einen wesentlichen Einfluss auf den Schweregrad der Erkrankung und die Ausprägung der Symptome haben auch sogenannte modifizierende Gene (Modifier-Gene), deren Aktivität sich auf die Ausprägung der Erkrankung auswirkt. Um den Einfluss von Modifier-Genen bei CF-Patienten zu untersuchen, müssen Umgebungsfaktoren (Wohnsituation, sozioökonomischer Status, Behandlung im CF-Zentrum, etc.) möglichst ausgeschlossen werden, da bekannt ist, dass auch diese auf den Verlauf der CF einen Einfluss haben. Daher stellen Untersuchungen an Geschwister- und insbesondere Zwillingspaaren einen idealen Ansatz dar, da diese genetisch eng verwandt sind und in einer vergleichbaren Umgebungssituation leben. Zeigen Geschwister mit der gleichen CFTR-Mutation deutlich unterschiedliche Krankheitsausprägungen, könnten unterschiedliche Modifier-Gene die Ursache sein. Im Rahmen der Europäischen CF Zwillings- und Geschwisterstudie (EUCFTSib) wurden 1995/96 Geschwister- und Zwillingspaare mit CF untersucht, um Modifier-Gene zu finden, die den klinischen Verlauf von CF beeinflussen könnten. Dabei wurden bestimmte Gene der Immunabwehr gefunden, die bei Geschwistern unterschiedlich waren. Der Einfluss identifizierter Modifier-Gene auf den langfristigen klinischen Verlauf der Erkrankung ist bislang nicht untersucht. Die Hypothese des Projekts ist, dass Träger der Modifier-Gene einen schwereren klinischen Verlauf der CF haben. Die Auswertung der anhand von Registerdaten retrospektiven klinischen Verläufe soll beantworten, ob Patienten, die eine oder mehrere Risiko-Modifier-Gene tragen, früher sterben oder eine Transplantation brauchen als Patienten, die keine Risiko-Modifier-Gene tragen

Methodik 

Eine Recherche über die damals involvierten 34 CF-Zentren soll helfen, die 70 Geschwister- und Zwillinge, die 1995/96 an der europäischen Studie teilgenommen haben zu identifizieren und anhand von Registerdaten (Muko.web oder ECFSPR) zu untersuchen, ob sich bestimmte Modifier-Gene langfristig auf den klinischen Verlauf ausgewirkt haben. Eine Register-Kontroll-Gruppe soll zum Vergleich herangezogen werden und als Parameter werden das Ereignis einer Lungentransplantation und das Überlebensalter herangezogen. 

Die 70 Patientenpaare der europäischen Zwillingsstudie sollen über Kontaktierung der damals beteiligten Zentren und über das europäische CF-Register gesucht werden, so dass die aktuell oder zuletzt behandelnden CF-Zentren angesprochen und klinische Daten zur Untersuchung der Langzeitverläufe angefragt werden können. Die verschiedenen Register sollen eingebunden werden, um retrospektive Daten zu den Langzeitverläufen (Zeitpunkt der Transplantation und Sterbealter) zu erhalten und um diese mit einer Kontrollgruppe zu vergleichen. 

Arbeitspakete: 

  • Recherche der ehemaligen Teilnehmer der europäischen Geschwisterstudie über ehemalige Behandler zur Nachverfolgung der Patienten.
  • Evaluation der Parameter „Zeitpunkt Transplantation“ und „Sterbealter“ anhand der Registerdaten für die Patienten der europäischen Geschwisterstudie.
  • Statistische Auswertung der Daten zur Beantwortung der Frage, ob Risiko-Modifier-Gene den klinischen Verlauf der Erkrankung beeinflussen. 

Ausblick

Wenn anhand der klinischen Daten deutlich wird, dass die untersuchten Modifier-Gene den Schweregrad der Erkrankung bestimmen, könnte eine entsprechende genetische Untersuchung in die Routinediagnostik aufgenommen werden, um Modifier-Gene als Risikofaktoren zu erkennen, das Monitoring der Patienten anzupassen und die (personalisierte) Therapie darauf abzustimmen. 

Weiterhin könnten Therapien, die an diesen Modifier-Genen und nicht direkt am CFTR-Gen oder CFTR-Kanal ansetzen, als mögliche Therapie zur Behandlung der Mukoviszidose sinnvoll entwickelt werden.

Identifikation von extrazellulären Antigenen und Virulenzfaktoren von Pseudomonas aeruginosa unter anaeroben Bedingungen (1904)

Projektleiter: Dr. Sandra Schwarz (Tübingen)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. Annika Schmidt (Tübingen)

 

Laufzeit: 12 Monate; 01. März 2019 – 29. Februar 2020, kostenneutral verlängert bis zum 31. August 2020

 

Beantragte Kosten: 20.000 €

In dem Projekt werden von den Forschern Proteine untersucht, die von Pseudomonas aeruginosa unter anaeroben Bedingungen (d.h. unter Sauerstoffabschluss) in die Umgebung abgegeben werden. Allgemein spielen viele bakterielle Proteine, die in das extrazelluläre Milieu abgegeben werden (Exoproteine), eine wichtige Rolle in der Nährstoffaufnahme oder in der Manipulation der Immunabwehr des Menschen. Hieraus erhoffen sich die Forscher, noch unbekannte Proteine zu identifizieren, gegen die Antikörper gebildet werden, und die von den Bakterien für das Überleben in der Lunge benötigt werden oder diese schädigen. 

Pseudomonas aeruginosa kann sich extrem gut und schnell an Veränderungen der Umgebungsbedingungen anpassen, z.B. indem Transportprozesse oder die Produktion von Proteinen an- oder abgeschaltet werden. Hierfür sind keine genetischen Veränderungen (z.B. Mutationen) notwendig. Es ist gezeigt worden, dass die Lunge von bereits jüngeren CF-Patienten Bereiche mit wenig oder gar keinem Sauerstoff aufweisen kann. Die Eigenschaften der Bakterien, die sich in einer sauerstoffarmen Nische befinden, sind jedoch weitestgehend unbekannt. Vorherige Untersuchungen der Forscher zeigten, dass Pseudomonas aeruginosa unter anaeroben Bedingungen andere Proteine in die Umgebung abgibt als unter aeroben Bedingungen und sich unter den anaeroben Exoproteinen potentiell krankmachende Faktoren finden. Die Tatsache, dass einige dieser Faktoren noch unbekannt sind, veranlasste die Forscher, in diesem Projekt die Gesamtheit aller anaeroben Exoproteine zu untersuchen. Es sollen Exoproteine gefunden und charakterisiert werden, die einen Einfluss auf das Immunsystem und/oder die Lungenfunktion haben. 

Es sollen Blutseren von ca. 50 CF-Patienten mit chronischer Pseudomonas-Infektion verwendet werden, um über die im Blut vorhandenen Antikörper der Patienten die immunoreaktiven Exoproteine von Pseudomonas aeruginosa „herauszufischen“. Die dadurch gefundenen Exoproteine werden mit biochemischen Methoden charakterisiert. Die Exoproteine, die von Antikörpern von mehreren CF-Patienten erkannt werden, sollen anschließend im Labor hergestellt und hinsichtlich der immunogenen Wirkung überprüft werden. Bestätigt sich, dass diese Exoproteine durch Antikörper gebunden werden, so ist davon auszugehen, dass diese Exoproteine tatsächlich eine immunoreaktive Wirkung haben. Gelingt es durch diesen Ansatz, immunogene Exoproteine zu identifizieren, könnten daraus neue Therapieansätze, auch für die frühe Infektion, möglicherweise auch für eine prophylaktische Behandlung (z. B. Impfstoffentwicklung) abgeleitet werden.

 

Zelltod durch Ferroptose bei Mukoviszidose (1903)

Projektleiter: Prof. Dr. Karl Kunzelmann, Universität Regensburg

Beteiligte Wissenschaftler: Roberta Benedetto, Prof. Dr. Rainer Schreiber, Dr. Jiraporn Ousingsawat (alle Universität Regensburg); Prof. Dr. Stefan Krautwald, Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Campus Kiel, biomedizinische Forschung und Transplantation; Prof. Dr. Margarida Amaral, Faculty of Sciences, University of Lisboa 

Laufzeit: 12 Monate; 15.01.2019  - 14.01.2020

Beantragte Kosten: 20.000 €

Ziel

Bei CF führt die chronische Entzündung zu einer Zerstörung und zum Absterben der Lungen-Epithelzellen. Dieser sogenannte programmierte Zelltod wird Apoptose genannt und ist relativ gut untersucht. Die Ferroptose hingegen bezeichnet einen erst vor wenigen Jahren erstmals beschriebenen Prozess, der ebenfalls dazu führt, dass Zellen im Gewebe absterben. Initiiert wird dieser Prozess durch freie Sauerstoffradikale (ROS = reactive oxygen species), die gerade bei bakteriellen und viralen Entzündungen als körpereigene Waffen gegen diese Krankheitserreger eingesetzt werden. Die Ferroptose wurde bisher nicht in Lungenepithelzellen bei CF erforscht, da die Ferroptose aber mit entzündlichen Vorgängen in Verbindung gebracht wird, liegt die Vermutung nahe, dass sie auch bei CF in der Lunge eine Rolle spielen könnte. Die Arbeitsgruppe von Professor Kunzelmann hat Hinweise aus eigenen Untersuchungen, dass die Membrankanalproteine ANO6 (Anoctamin 6, TMEM-16F) und CFTR interagieren und gemeinsam den ROS-vermittelten Zelltod über Ferroptose einleiten und die Apoptose vielleicht in der CF-Lunge sogar nur eine untergeordnete Rolle spielt. Die Arbeitsgruppe um Prof. Kunzelmann konnte bereits zeigen, dass der alternative Chloridkanal ANO6 in CF-Zellen aktiver ist und in das Absterben von Zellen involviert sein könnte. Es wird vermutet, dass ANO6 auch bei CF den Prozess der Ferroptose ermöglicht. Das soll nun an Lungengewebe explantierter Lungen und in Zellmodellen untersucht werden. Sollte ANO6 das Absterben von Zellen in entzündlichen Prozessen bei CF fördern, könnte eine Hemmung des Kanals als therapeutischer Ansatz genutzt werden. ANO6-Hemmstoffe sind bereits bekannt. 

Entwicklung eines Tests zur Diagnostik von Infektionen mit Mycobacterium abscessus (1902)

Projektleiter: Dr. Mathis Steindor, Universitäts-Kinderklinik Essen und Prof. Dr. Monika Lindemann, Universitätsklinik Essen 

Beteiligte Wissenschaftler: PD Dr. Florian Stehling u. a.; Universitäts-Kinderklinik Essen und Dr. Matthias Welsner u. a.; Ruhrlandklinik Essen

Laufzeit: 24 Monate; 15. Januar 2019 – 14. Januar 2021

Beantragte Kosten: 20.000 €

Ziel

Es soll ein diagnostischer Test zur sicheren und frühzeitigen Erkennung von Infektionen durch Bakterien aus dem Mycobacterium abcessus complex (MABC) entwickelt werden, da die bisher genutzten mikrobiologischen Methoden zur Diagnostik, die vor allem auf der Anzucht der Bakterien basieren, sehr zeitaufwändig und fehleranfällig sind. In Vorarbeiten hat die Arbeitsgruppe verschiedene Proteine des MABC identifiziert, die eine spezifische Immunantwort der Abwehrzellen (über T-Zellen) auslösen können. Es soll in dem Projekt nun mit Hilfe dieser Proteine ein sogenanntes Interferon Gamma Release Assay (IGRA) für die Diagnose einer MABC-Infektion entwickelt werden, wie es zum Beispiel für die Tuberkulose bereits zur Verfügung steht. 

Methodik

Die fünf vielversprechendsten der in den Vorarbeiten identifizierten Proteine werden im ersten Arbeitsschritt im Labor hergestellt und gereinigt. Mit diesen gereinigten Proteinen wird ein Testsystem (Interferon Gamma Release Assay, IGRA) entwickelt, in dem Abwehrzellen aus dem Blut von MABC-positiven CF-Patienten stimuliert werden und anschließend die Menge von produzierten Entzündungssignalen (Interferon) gemessen wird. Als Kontrolle wird das Blut von CF-Patienten ohne MABC-Infektion getestet sowie von Patienten mit anderen mykobakteriellen Infektionen. Diese Untersuchungen werden zeigen, ob die ausgewählten Proteine eine spezifische Zellantwort hervorrufen und die Messung der Interferon-Freisetzung zur schnellen und sicheren Diagnose einer Mycobacterium abcessus-Infektion aus einer Blutprobe geeignet ist. 

Ausblick

Durch den Test soll es möglich werden, MABC-Infektionen schnell und zuverlässig anhand einer Blutprobe zu diagnostizieren.

Untersuchungen zur Regulation der Entzündung bei Mukoviszidose auf genetischer Ebene (1801)

Antragsteller: Dr. Olaf Eickmeier (Frankfurt/Main)

BeteiligteWissenschaftler: Prof. Dr. Christopher Beermann, Hochschule Fulda

Laufzeit: Laufzeit: 12 Monate; 01. September 2018 – 31. August 2019

Beantragte Kosten: 20.000 €

Ziele

Resolvine sind körpereigene Entzündungshemmer, die aus Omega-3-Fettsäuren (z. B. in Fischöl) vom Körper selbst hergestellt werden. Resolvin D1 gehört zu einer Familie von Proteinen, die in die Regulation von Entzündungsvorgängen im Menschen involviert sind. Wie das genau erfolgt, ist noch nicht bekannt, die Forscher vermuten jedoch, dass die Regulation auf Ebene der Gene über inhibitorische RNA erfolgt. Bislang ist jedoch nicht ausreichend erforscht, wie Resolvine genau wirken und ob sie wirklich über inhibitorische RNA am Entzündungsgeschehen beteiligte Gene regulieren.

Resolvin D1 wurde bei Mukoviszidose-Patienten und gesunden Kontrollen von dem Antragsteller bereits untersucht. Es wurde gezeigt, dass Resolvin D1 im Blut und auch im Sputum in erhöhten Konzentrationen nachgewiesen werden kann, wenn Entzündungen vorliegen. Resolvin D1 könnte daher als Biomarker diagnostisch verwendet werden, um das Entzündungsgeschehen in der Lunge besser beobachten zu können (Eickmeier O. et al. Pro-resolving lipid mediator Resolvin D1 serves as a marker of lung disease in cystic fibrosis. PLoS One 2017 Feb 3;12 (2)). In dem nun geförderten Projekt soll eine Pilotstudie bei Mukoviszidose-Patienten durchgeführt werden, die die Frage klären soll, ob Resolvin D1 das Entzündungsgeschehen über inhibitorische RNA - und damit auf Genebene - bei Mukoviszidose reguliert.

Durchführung

In der klinischen Studie soll an 10 CF-Patienten und 10 gesunden Kontrollen geprüft werden, ob Resolvin D1 im Sputum und Blut von CF Patienten nachgewiesen werden kann und die Konzentration mit dem Entzündungsgeschehen korreliert. Untersuchungen von Genprodukten in den dazugehörigen Blutproben (Transkriptom Analyse: Analyse aller abgelesenen Gene anhand von RNA inklusive inhibitorischer RNA) sollen zeigen, welche Gene herunter – oder herauf reguliert werden. Die Ergebnisse sollen damit Hinweise liefern, ob Resolvin D1 über inhibitorische RNA Entzündungen im Körper reguliert. 

Ausblick

Bei Mukoviszidose-Patienten ist Resolvin D1 im Vergleich zu gesunden Kontrollen verändert und daher ein sehr interessantes Signalmolekül, welches an der typischen CF-Symptomatik, dem Entzündungsgeschehen in der Lunge, beteiligt sein könnte. Die Pilotstudie ist wichtig, um das CF-typische Entzündungsgeschehen besser zu verstehen und Resolvin D1 ggf. in Zukunft als Target zur Entwicklung neuer Anti-inflammatorischer Konzepte weiter zu verfolgen. 


Ergebnisse abgeschlossener Projekte

Der Mukoviszidose e.V. legt großen Wert darauf, die Ergebnisse aus den von ihm geförderten Projekten öffentlich zugänglich zu machen. Nachfolgend finden Sie daher kurze, laienverständliche Ergebnisberichte zu den von uns geförderten Projekten.

2020 abgeschlossene Projekte

Erhebung zur aktuellen Praxis physiotherapeutischer Maßnahmen bei Kindern und Jugendlichen (Hellmuth, Projekt 1802, Abschluss 2020)

2018 abgeschlossene Projekte

Untersuchung einer neuen Methode zur quantitativen Analyse der Protease-Aktivität in Sputum-Proben von CF-Patienten (Dittrich, Projekt 1605, Abschluss 2018) 

Verbesserung der F508del-CFTR-vermittelten Restchloridleitfähigkeit durch die Glykosylierungsenzyme der MGAT-Familie (Stanke, Projekt 1503, Abschluss 2018)

Entwicklung einer inhalativen Darreichung  zur Regulation der Cytokin Sekretion als neuer therapeutischer Ansatz zur Behandlung der Mukoviszidose (Schneider, Projekt 1702, Abschluss 2018)

Untersuchung von atemtherapeutischen Effekten bei CF bedingten Lungenerkrankungen mittels Elektrischer Impedanztomographie (EIT) (Möller, Projekt 1704, Abschluss 2018)

Auswirkungen eines teilweise überwachten körperlichen Trainings bei Mukoviszidose: eine internationale randomisierte kontrollierte Multizenterstudie (ACTIVATE-CF) (Hebestreit, Projekt 1402, Abschluss 2018)

2017 abgeschlossene Projekte

Untersuchung von STAT3 Inhibitoren zur Erhöhung der CFTR Gen Expression und CFTR vermittelten Chlorid Sekretion (Stanke, Projekt 1601, Abschluss 2017)

Entwicklung einer kausalen CF-Therapie durch CFTR-aktivierende „Nanobodies“ (Govaerts, Projekt 1202, Abschluss 2017)

Vergleich der Sensitivität von Multiple Breath Washout und Thorax-MRT als nicht-invasive Endpunkte der frühen CF-Lungenerkrankung (Stahl, Projekt 1501, Abschluss 2017)

2016 abgeschlossene Projekte

Evaluierung eines optischen Testsystems zur Bestimmung der Resistenzprofile von biofilmgewachsenen Pseudomonas aeruginosa CF Isolaten (Häußler, Hannover, Projekt 1401, Abschluss 2016)

Untersuchung der Lebensdauer von Neutrophilen im Blut und Lungengewebe von Patienten mit Mukoviszidose (Hartl und Koendermann, Projekt 1209, Abschluss 2016)

Häufigkeit und Charakterisierung von Azol-Resistenz bei Aspergillus fumigatus in CF Patienten in Deutschland (Steinmann, Projekt 1502, Abschluss 2016)

2015 abgeschlossene Projekte

Charakterisierung der Mechanosensitivität des CFTR – Kanals (Vitzthum, Gießen, Projekt 1204, Abschluss 2015)

Modulation des Chaperon-Systems zur Korrektur des Faltungsdefekts des CFTRF508 Proteins bei der Mukoviszidose (Obermann, Bochum, S03/10, Abschluss 2015)

Häufigkeit und Charakterisierung von Azol-Resistenz bei Aspergillus fumigatus bei CF-Patienten in Deutschland (Steinmann, Essen, Projekt 1502, Abschluss 2015)

Entwicklung eines CF-Zell Modells für die Wirkstofftestung mithilfe induzierter pluripotenter Stammzellen (iPS) (Martin, Hannover, Projekt 1404, Abschluss 2015)

Identifikation von Pilzen in CF-Lungengewebe durch die Entwicklung eines molekularbiologischen Tests (Rickerts, Berlin, Projekt 1208, Abschluss 2015)

2014 abgeschlossene Projekte

Transkript-Ersatztherapie mit Hilfe von modifizierter CFTR mRNA zur Behandlung der CF Lungenerkrankung  (Kormann, Tübingen, Projekt S03/12, Abschluss 2014)

Azithromycin als Behandlung virus-assoziierter pulmonaler Exazerbationen bei CF Patienten (Geiser, Bern, S05/12, Abschluss 2014)

Vitamin D zur Behandlung entzündlicher Lungenerkrankungen (Bals, Homburg, Projekt 04/11, Abschluss 2014)

2013 abgeschlossene Projekte

Unterscheidung einer Staphylococcus aureus Kolonisation von einer Infektion in Patienten mit Mukoviszidose - eine nicht-interventionelle, prospektive longitudinale Multicenterstudie (Kahl, Münster; Abschluss 2013)

Korrektur patientenspezifischer induzierter pluripotenter Stammzellen (iPS) zur kausalenTherapie von Mukoviszidose (Martin und Cathomen, Hannover, Projekt S03/11, Abschluss 2013)

Führt eine Membranexpression der delF508 Mutante zu einer vermehrten epithelialen HCO3- Sekretion? (Seidler, Hannover, Projekt S07/08, Abschluss 2013)

Entwicklung und Erprobung eines internetbasierten psychologischen Unterstützungsprogramms für Eltern von Kindern mit CF (Goldbeck, Ulm, Projekt S02/07, Abschluss 2013)

2012 abgeschlossene Projekte

Entwicklung eines neuen Antiinfektivums und Evaluation seiner in vitro und in vivo Aktivität gegen bakterielle Pathogene (Wichelhaus, Frankfurt, Projekt S03/08, Abschluss 2012)

Gesundheitsindikatoren (CO- bzw. NO-Diffusionskapazität) bei Mukoviszidose-Patienten (Fischer, München, Projekt S06/08, Abschluss 2012)

Morphologische und funktionelle Magnet Resonanz Tomographie (MRT) zur Beurteilung des Beginns und des Verlaufs der Lungenerkrankung bei Säuglingen und Kleinkindern kleiner als sechs Jahre mit Zystischer Fibrose (Eichinger und Puderbach, Heidelberg, Projekt S02/09, Abschluss 2012)

Diabetes-Frühtherapie mit Tablette oder Insulinspritze (Ballmann, Hannover, F01/01, Abschluss 2012)

Untersuchung der Muskel-Knochen-Einheit bei Kindern und Jugendlichen mit Cystischer Fibrose  (Stahl, Heidelberg, Projekt A03/06; Abschluss 2012)

T-Zell-Regulierung bei Cystischer Fibrose (Jung, Davos, Projekt A01/10, Abschluss 2012)

Beschreibung und Auswertung des aktuellen Status der medizinischen Versorgung von 592 CF-Patienten mit sekundärem Diabetes in Deutschland und Österreich unter Nutzung des multizentrischen DPV-Registers (Holl, Ulm, Projekt S06/11, Abschluss 2012)

2011 und früher abgeschlossene Projekte

Untersuchung neuer, langwirksamer ENaC-Blocker zur Therapie von Mukoviszidose  (Mall, Heidelberg, Projekt S04/08, Abschluss 2011)

Studie zur Prüfung, ob Hämolyse als diagnostische Methode für Mukoviszidose geeignet ist (Schillers, Münster, Projekt S01/08, Abschluss 2011)

Identifizierung, Synthese und therapeutische Anwendung von Knoblauch-Derivaten zur Bekämpfung der Pseudomonas Infektion bei CF (Givskov, Kopenhagen, Projekt S05/05, Abschluss 2008)

Analyse der Surfactant Collectine (SP-A und SP-D) und entsprechender Gene hinsichtlich einer Einflussnahme auf den pulmonalen Verlauf der Krankheit Mukoviszidose (Griese, München, Projekt F01/02, Abschluss 2007)

Zuletzt aktualisiert: 28.08.2020
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