Würzburg. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit ist eine der herausragenden Stärken der Universitätsmedizin Würzburg. Auf dem Campus arbeiten die unterschiedlichsten Bereiche zusammen, um die Vorbeugung, Diagnose und Behandlung verschiedener Erkrankungen zu verbessern. Bestes Beispiel hierfür ist der Sonderforschungsbereich (SFB 1525) „Kardio-immune-Schnittstellen“, auf englisch Cardioimmune Interfaces.
In dem seit Ende 2022 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Sonderforschungsbereich (SFB) untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den Bereichen Kardiologie, Immunologie, RNA-Biologie, Bioinformatik, Bildgebung, Nuklearmedizin und Pharmazie gemeinsam auf dem Würzburger Campus die Entzündungsreaktionen und immunologischen Prozesse, die bei verschiedenen Herzmuskelerkrankungen ausgelöst werden.
Weltweit einzigartiger Forschungsverbund
„Wir bringen Expertinnen und Experten zu fokussierten aber wichtigen Thema zusammen, die vorher noch nie zusammengearbeitet haben. Damit ist es uns in Würzburg gelungen, ein weltweit einzigartiges Zentrum zu etablieren“, sagt Prof. Dr. med. Stefan Frantz, Direktor der Medizinischen Klinik I des UKW und Sprecher des SFB. Die außergewöhnliche Dynamik und die enge Verzahnung der einzelnen Projekte von der Grundlagenforschung bis zur klinischen Anwendung haben die Gutachterinnen und Gutachter überzeugt: Die DFG hat nun die zweite Förderperiode bewilligt. In den kommenden vier Jahren erhält der SFB weitere zwölf Millionen Euro.
Entzündungsreaktionen als Schlüsselmechanismus
Entzündungsreaktionen und immunologische Prozesse sind bei vielen Herzerkrankungen entscheidend beteiligt – mit sowohl schützenden als auch schädlichen Effekten. Nach einem Herzinfarkt unterstützt die Immunaktivierung zunächst die Heilung, kann bei anhaltender Reaktion jedoch die Herzfunktion beeinträchtigen. Auch bei chronischen Durchblutungsstörungen und Herzschwäche spielt das Immunsystem eine zentrale Rolle. Die zugrunde liegenden Mechanismen sind jedoch noch nicht vollständig verstanden. „Erst wenn wir diese Mechanismen verstehen, können wir sie gezielt therapeutisch nutzen“, sagt Stefan Frantz.
In der ersten Förderperiode des SFB konzentrierten sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zunächst auf vier Fragestellungen. Finden wir neue mechanistische Wege, wie anhaltende Immunreaktionen und Entzündungen eine schlechte Herzfunktion beeinflussen können? Können wir nicht invasiv mit Bildgebung herausfinden, ob eine erhöhte Entzündungsreaktion vorliegt? Wie gelingt die Translation, also wie können wir die Ideen aus der Grundlagenforschung in die Klinik bringen? Und schließlich: Wie bilden wir Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus, die sowohl die Entzündung als auch die Kardiologie beherrschen?
Interaktionen zwischen Antigenen und Antikörpern sowie Antigenen und T-Zellen
„Mich persönlich fasziniert die Interaktionen zwischen Antigenen und Antikörpern sowie zwischen Antigenen und T-Zellen. Das heißt, wie unser Immunsystem mit seinen aktiven Abwehrzellen, den T-Zellen, und seinen Werkzeugen, den Antikörpern, auf körpereigene Schäden reagiert“, schildert Stefan Frantz. „Spannend finde ich auch, wie diese Prozesse durch Infektionen beeinflusst werden und welche Erkenntnisse moderne Bildgebungsverfahren liefern können. Damit lassen sich Prozesse im Körper untersuchen, die bisher kaum nachvollziehbar waren.“
Prof. Dr. med. Alma Zernecke-Madsen, stellvertretende Sprecherin des SFB und Leiterin des Instituts für Experimentelle Biomedizin II am UKW, ergänzt: „In unserem Verbund betrachten wir das Herz durch die Linse der Immunologie. Unser Ziel ist es, neue immunologische Mechanismen zu identifizieren und damit auch Ansätze für die Diagnose und die Immuntherapie der Herzschwäche zu finden.“
Internationale Aufmerksamkeit für die Würzburger Kardioimmunologie
Die Forschung und Verwaltung des SFB werden von den wissenschaftlichen Sekretären Prof. Dr. med. Ulrich Hofmann und Prof. Dr. rer. nat. Gustavo Ramos koordiniert. Für sie war ein Highlight der ersten Förderperiode die Ausrichtung des zweiten Kardioimmunologie-Kongresses im oberfränkischen Kloster Banz, der mit finanzieller Unterstützung der DFG durchgeführt wurde. Im Juni 2024 kamen 135 Teilnehmerinnen und Teilnehmer aus aller Welt nach Oberfranken, um sich drei Tage lang über die neueste Forschung an der Schnittstelle von Immunologie und Kardiologie auszutauschen, einen Überblick über die jüngsten Fortschritte bei der Steuerung therapeutischer Interventionen bei kardialen Entzündungen zu erhalten und sich zu vernetzen (siehe dazu die PM vom 9.7.2024).
Nachwuchs für ein neues Forschungsfeld
Um das Forschungsfeld bundesweit zu vernetzen, initiierte Gustavo Ramos im vergangenen Jahr in der Deutschen Gesellschaft für Kardiologie (DGK) die Arbeitsgruppe „Kardio-Immunologie“ (AG 46). Das nationale Netzwerk soll die Forschung an der Schnittstelle von Herzmedizin und Immunologie in Deutschland stärken. Ramos setzt sich zudem intensiv für den Nachwuchs ein. So initiierte er beispielsweise die inzwischen jedes Jahr stattfindende „Summer School Cardio-Immune Interfaces“, die von Studierenden organisiert wird und Doktorandinnen und Doktoranden aus der ganzen Welt anzieht.
„Für den Fortschritt in der Kardioimmunologie brauchen wir Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler, die sowohl kardiologisch als auch immunologisch denken – nur so gelingt echte Translation und interdisziplinäre Zusammenarbeit“, erläutert Gustavo Ramos. Der Biologe hat seit Dezember 2023 eine von der DFG geförderte Heisenberg-Professur für Immunkardiologie inne. Nach erfolgreicher Evaluation wird diese 2029 in eine permanente Professur überführt (siehe dazu die PM vom 12.12.2023).
Laut Stefan Frantz ist auch das eine Erfolgsgeschichte. Insgesamt erhielt jeder dritte der knapp 30 Wissenschaftler, die im SFB ein Projekt leiten, in der letzten Förderperiode eine Professur oder konnte am Standort gehalten werden. Zudem wurden rund 40 Promotionsstellen geschaffen. Auch die Zahl der Publikationen aus der ersten Förderperiode kann sich sehen lassen: Der SFB verzeichnete mehr als 200 Publikationen, davon wurde jede fünfte in einer Fachzeitschrift mit einem Impact Factor von über 20 veröffentlicht, gehört also zu weltweit herausragenden Publikationen. Darüber hinaus konnten zwei Patente angemeldet werden: eines für die Bildung und eines für eine CAR-T-Zelle.
Neue Projekte zur CAR-T-Zelle, Nanotechnologie und Spatial Transcriptomics
CAR-T-Zellen wurden ursprünglich für die Krebsbehandlung entwickelt und sind in der EU bislang nur zur Behandlung bestimmter hämatologischer Krebserkrankungen zugelassen. Würzburg hat sich international als bedeutender Forschungsstandort für CAR-T-Zelltherapien etabliert. Im Gegensatz zu klassischen Chemotherapien bekämpfen CAR-T-Zellen den Tumor nicht direkt mit einem Medikament, sondern sie verstärken das eigene Immunsystem gezielt. Deshalb wird diese Technologie inzwischen auch für andere Erkrankungen erforscht, jetzt zum Beispiel auch im Sonderforschungsbereich „Kardio-immune Schnittstellen“. In der zweiten Förderperiode sollen gemeinsam mit der Würzburger Hämatologie CAR-T-Zellen konstruiert werden, die sich positiv auf das Herz auswirken.
Ein weiteres neues Forschungsprojekt stammt aus dem Bereich der Pharmazie. In diesem werden nanoskalige Trägersysteme entwickelt, um Arzneistoffe bzw. bildgebende Komponenten gezielt an definierte Zielstrukturen zu transportieren. Ebenfalls neu ist ein Projekt im Bereich Spatial Transcriptomics, in dem Genexpressionsprofile einzelner Zellen direkt im Gewebekontext analysiert werden. Mithilfe selbst entwickelter Organoidmodelle können diese Prozesse funktionell untersucht werden.
Neue Wege für Diagnostik und Therapie
Alle bereits etablierten Forschungsprojekte werden zudem kontinuierlich vorangetrieben. „Schließlich ist der SFB auf die maximale Förderdauer von zwölf Jahren ausgelegt“, sagt Stefan Frantz und blickt mit Stolz und Freude auf das Konsortium: „Das Ganze hat sich strukturell wunderbar entwickelt. Der gesamte Standort ist engagiert. So kommen wir unserem Ziel, neue immunbasierte Diagnose- und Therapiewege im Bereich der Kardiovaskulärmedizin zu entwickeln, entschieden näher.“
