Forschende aus Augenheilkunde unter der Leitung von Dr. Malik Salman Haider und Medizinischer Mikrobiologie unter der Leitung von Prof. Dr. Oliver Kurzai untersuchen die Mechanismen der Pilzinvasion der Hornhaut und entwickeln neue Ansätze für eine gezieltere Therapie.
Würzburg. Die Pilzkeratitis, eine durch Pilze verursachte Infektion der Hornhaut, gehört zu den schwerwiegendsten Erkrankungen der Augenoberfläche. Bei unzureichender Behandlung kann sie zu bleibenden Hornhautschäden, erheblichen Seheinschränkungen und im schlimmsten Fall zum Verlust des Sehvermögens führen.
Besonders gefährdet sind Kontaktlinsenträgerinnen und -träger, Menschen nach Augenverletzungen – insbesondere durch Pflanzenmaterial – sowie Personen mit vorgeschädigter Hornhaut oder geschwächtem Immunsystem.
Die Behandlung gilt als besonders anspruchsvoll, da viele pilzhemmende Medikamente, sogenannte Antimykotika, die Hornhaut nur unzureichend durchdringen. Dadurch sind die Erreger am Infektionsort schwer zu erreichen. Die Folge sind langwierige Therapien mit sehr häufiger Anwendung der Medikamente, die für die Betroffenen belastend sind und dennoch nicht immer den gewünschten Erfolg bringen.
Mechanismen der Pilzinfektion
Hier setzt ein neues Forschungsprojekt der Universitätsmedizin Würzburg an, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit 500.000 Euro gefördert wird und die Kompetenzen aus den Bereichen Augenheilkunde, Entwicklung neuer Wirkstoffträgersysteme und Infektionsbiologie verbindet. Gemeinsam untersuchen Dr. Malik Salman Haider, Leiter der Forschungslabore in der Klinik und Poliklinik für Augenheilkunde am Universitätsklinikum Würzburg (UKW), und Prof. Dr. Oliver Kurzai, Vorstand des Instituts für Hygiene und Mikrobiologie der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) und Leiter des Nationalen Referenzzentrums für invasive Pilzinfektionen (NRZMyk), wie Pilzerreger in die Hornhaut eindringen und welche Prozesse zur Schädigung des Gewebes führen. Im Fokus stehen dabei Fusarium-Pilze. Diese sind in der Umwelt weit verbreitete Schimmelpilze und zählen zu den häufigsten Erregern pilzbedingter Hornhautinfektionen. Entsprechend gehören Menschen, die beruflich häufig mit Erde und Pflanzenmaterial in Kontakt kommen, wie Gärtnerinnen und Gärtner oder Landwirtinnen und Landwirte, zu den besonders gefährdeten Gruppen.
Polymerbasierte Nano-Wirkstoffträger für eine gezieltere Therapie
Parallel zu den Untersuchungen der biologischen Mechanismen der Pilzinfektion entwickeln die Forschenden neuartige Nano-Wirkstoffträger auf Polymerbasis. Diese sollen die Eigenschaften bestehender, klinisch relevanter Antimykotika verbessern und ihre Verfügbarkeit am Infektionsort in der Hornhaut erhöhen. Ihre Wirksamkeit wird in humanrelevanten In-vitro- und Ex-vivo-Modellen der Hornhautinfektion untersucht. Diese Modelle ermöglichen nicht nur eine realitätsnahe präklinische Prüfung der neuen Therapieansätze, sondern können auch dazu beitragen, den Bedarf an Tierversuchen in der augenheilkundlichen Forschung zu reduzieren.
Projekt bündelt Expertise aus Augenheilkunde, Biomaterialforschung, Arzneimittelentwicklung und Infektionsbiologie
„Durch die Verknüpfung mechanistischer Untersuchungen der Pilzinvasion mit der Entwicklung verbesserter antimykotischer Formulierungen wollen wir neue Erkenntnisse liefern und eine solide präklinische Grundlage für wirksamere Behandlungsmöglichkeiten der Pilzkeratitis schaffen“, fasst Oliver Kurzai das Projektvorhaben zusammen. Der Mediziner und Mikrobiologe bringt seine langjährige Forschungserfahrung in der Infektionsbiologie humanpathogener Pilze, der Pilzpathogenese und den Wechselwirkungen zwischen Erreger und Wirt ein. Im Projekt konzentriert er sich auf die biologischen Mechanismen der Pilzinfektion, während sich die Arbeitsgruppe von Malik Salman Haider den Strategien zur gezielten Wirkstoffabgabe und realitätsnahen Hornhautmodellen widmet. Haider ist Experte für polymere Wirkstoffträgersysteme, Biomaterialien, okuläres Tissue Engineering, primäre Zellkulturen des Auges sowie die Entwicklung fortschrittlicher In-vitro- und Ex-vivo-Modelle für die Augenheilkunde.
„Diese interdisziplinäre Kombination bietet eine hervorragende Grundlage, um die Pilzinvasion der Hornhaut erfolgreich zu untersuchen und verbesserte antimykotische Behandlungsstrategien zu entwickeln“, sagt Malik Salman Haider. „Unsere Ergebnisse könnten zur Entwicklung wirksamerer antimykotischer Augentropfen beitragen. Langfristig könnte dies die Behandlungsergebnisse verbessern, das Risiko eines Sehverlusts verringern und gezieltere sowie effizientere Therapiestrategien ermöglichen.“
Vorarbeiten
Das neue, von der DFG geförderte Projekt „Entschlüsselung der Pilzinvasion der Hornhaut und Verbesserung der Behandlung der Pilzkeratitis“ baut auf wichtigen Vorarbeiten am UKW und in Kooperation mit externen Partnern auf.
Eine zentrale Grundlage bildete das vom Interdisziplinären Zentrum für Klinische Forschung (IZKF) geförderte Projekt D-420 von PD Dr. Daniel Kampik und Prof. Dr. Oliver Kurzai. In diesem Projekt wurden wichtige wissenschaftliche und methodische Grundlagen für die Simulation der Pilzkeratitis in 3D-Hornhautmodellen geschaffen. Ergänzend dazu trugen die früheren Arbeiten und das große Engagement von Dr. Ronny Martin, Dr. Anna Zimmermann und Dr. Johanna Theuersbacher wesentlich zur Untersuchung von Pathomechanismen der infektiösen Keratitis in tissue-engineerten 3D-Hornhautmodellen bei.
Darüber hinaus war die enge Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC / Translationszentrum Regenerative Therapien, Würzburg, insbesondere mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Christian Lotz, von großer Bedeutung. In dieser Kooperation wurden humanrelevante, tissue-engineerte 3D-In-vitro-Hornhautmodelle entwickelt und charakterisiert, die eine realitätsnahe Untersuchung von Hornhautbiologie, Wundheilung und präklinischen Therapieansätzen ermöglichen.
