Zwei Sonderforschungsbereiche der Würzburger Universitätsmedizin verlängert

Der Bewilligungsausschuss der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) stimmte kürzlich für jeweils eine weitere Förderperiode bei zwei Sonderforschungsbereichen Transregio (SFB TRR), an denen die Würzburger Universitätsmedizin beteiligt ist. Dazu zählt der 2018 gestartete, von der Julius-Maximilians-Universität Würzburg geleitete SFB TRR 225 „Von den Grundlagen der Biofabrikation zu funktionalen Gewebemodellen“. Dessen Sprecher ist Prof. Dr. Jürgen Groll, Inhaber des Würzburger Lehrstuhls für Funktionswerkstoffe der Medizin und der Zahnheilkunde. Beteiligt sind ferner die Universitäten Bayreuth, Erlangen-Nürnberg und das Universitätsklinikum Erlangen.

Funktionale Gewebemodelle standardisiert herstellen

Unter Biofabrikation versteht die Wissenschaft die Verwendung automatisierter 3D-Druck-Prozesse für die gleichzeitige Verarbeitung von lebenden Zellen und Biomaterialien. Damit lassen sich Konstrukte erzeugen, die schon direkt nach der Herstellung in gewebeanalogen Strukturen aufgebaut sind. „Dies birgt die Möglichkeit einer automatisierten und damit standardisierten Herstellung funktionaler Gewebemodelle, die von unschätzbarem Wert als Tierversuchsersatz, für die Pharma- und Krebsforschung und als regenerative Therapieoption wären“, erklärt Prof. Groll.

Der Fortschritt des jungen Forschungsfelds wurde beim Start des Verbundes vor allem durch einen Mangel an geeigneten, zellverträglichen und druckbaren Materialien – sogenannten Biotinten – begrenzt, die neben dem Überleben der Zellen auch deren Verhalten nach dem Druck positiv beeinflussen. „Im Idealfall sollen die Biotinten das Verhalten der Zellen sogar steuern und das Entstehen eines funktionalen Gewebes fördern“, beschreibt Prof. Groll. Die Entwicklung und Etablierung solcher Biotinten war einer der Schwerpunkte der ersten Förderperiode, aus der mehr als 120 wissenschaftliche Publikationen und fünf Patentanmeldungen hervorgingen.

Entwickelte Biotinten weiter optimieren

Derzeit richtet sich der Fokus auf ein noch besseres Verständnis für die Zusammenhänge zwischen technischen Verfahrensparametern und Zellreaktionen sowie Methoden zur präziseren Herstellung von Biofabrikaten aus unterschiedlichen Zelltypen. „Das ist die Grundlage dafür, dass die gedruckten Konstrukte auch biologische Funktionen entwickeln können“, so Groll. Entsprechend konzentriert sich der SFB in der zweiten vierjährigen Förderphase auf die Optimierung der schon entwickelten Biotinten für eine Kontrolle der Zellfunktion nach der Fabrikation. Außerdem sollen sie noch besser für einen hochaufgelösten 3D-Druck angepasst werden.

Die DFG finanziert dazu den Verbund mit insgesamt mehr als zwölf Millionen Euro. Im Lauf der zweiten Förderphase wird der Würzburger Standort zudem durch die für Ende 2024 geplante Fertigstellung des Forschungsbaus „Center of Polymers for Life“ am Hubland Campus gestärkt, der unter anderem für die Biofabrikation unter Reinraumbedingungen ausgestattet wird.

Immunantwort nach Stammzellspende

Steuerung der Transplantat-gegen-Wirt- und Transplantat-gegen-Leukämie-Immunreaktionen nach allogener hämatopoetischer Stammzelltransplantation – so heißt der zweite verlängerte SFB TRR 221. Dem Ende 2017 bewilligten Verbundvorhaben gehören die Universitäten und Universitätsklinika in Regensburg, Erlangen-Nürnberg und Würzburg an. Sprecher der Würzburger Sektion ist Prof. Dr. Hermann Einsele, der Direktor der Medizinischen Klinik II des Uniklinikums Würzburg.

Worum geht es? „Für Leukämie- und Lymphom-Patienten, die auf eine Chemotherapie nicht adäquat ansprechen, ist die allogene Blutstammzelltransplantation, also von einem Fremdspender, das derzeit einzige verbleibende Therapieverfahren“, berichtet Prof. Einsele und fährt fort: „Die Wirksamkeit der Behandlung beruht auf dem Transplantat-gegen-Leukämie-Effekt – englisch Graft-versus-Leukemia-Effekt, kurz GvL. Dieser Effekt, der durch die Lymphozyten des Stammzellspenders vermittelt wird, erzielt leider nicht bei allen Patientinnen und Patienten eine ausreichende Stärke, um einen Rückfall zu verhindern.“ Und nicht nur das: Laut dem Würzburger Krebsexperten tritt der gewollte Effekt häufig zusammen mit einer Transplantat-gegen-Wirt-Erkrankung (Graft-versus-Host Disease, GvHD) auf, bei der die Spenderlymphozyten gesundes Körpergewebe attackieren. Innerhalb der ersten fünf Jahre nach der Transplantation sterben etwa 40 bis 50 Prozent der Patienten an den Folgen der GvHD oder am Leukämierezidiv.

Ziel: GvL stärken, GvDH abschwächen

Um hier gegenzusteuern, will der SFB TRR 221 innovative immunmodulatorische Strategien entwickeln, die einerseits den antileukämischen Effekt des Transplantats verstärken und andererseits die GvHD abschwächen. Die aus dem gemeinsamen Erkenntnisgewinn resultierenden Behandlungskonzepte sollen außerhalb des Forschungsverbunds in klinischen Studien getestet werden.

Von Stabsstelle Kommunikation: Susanne Just

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