Das von Astrid Schmieder vom Uniklinikum Würzburg (UKW) geleitete Forschungsprojekt HS-ORIGINS untersucht bei der chronisch-entzündlichen Hauterkrankung Hidradenitis suppurativa immunologische Mechanismen sowie digitale Rückfallmuster unter Therapie mit IL-17- und TNF-α-Inhibitoren. In Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl Informatik II der Universität Würzburg und der Health-Study-Club GmbH wird dabei die Smartphone-App „Wunderkint“ weiterentwickelt, um mithilfe von KI sogenannte Rückfallkarten zu erstellen und Krankheitsverläufe digital zu erfassen. Das Ziel besteht darin, Biomarker und digitale Werkzeuge zu entwickeln, die Therapieansprechen und Rückfälle frühzeitig vorhersagen können. Das Projekt wird von Sanofi gefördert und verbindet moderne Immunologie mit digitaler Medizin.

Würzburg. Bei Hidradenitis suppurativa (HS), auch Akne inversa genannt, handelt es sich um eine chronische, entzündliche Hauterkrankung. Betroffene leiden unter schmerzhaften Knoten und Abszessen, die sich vor allem in Hautfalten an den Achseln, der Leiste und in der Gesäßregion bilden. Die Erkrankung tritt meist im jungen Erwachsenenalter auf, verläuft oft schubweise und kann durch Narbenbildung und Schmerzen die Lebensqualität erheblich beeinträchtigen und zu sozialer Isolation führen. Dadurch erhöht sich das Risiko für Depressionen, Angststörungen und Suizid signifikant. In Studien liegt die Zahl der Betroffenen bei 0,4 Prozent. „Wir gehen jedoch von einer erheblichen Dunkelziffer aus”, sagt Prof. Dr. Astrid Schmieder, leitende Oberärztin in der Klinik und Poliklinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie des Uniklinikums Würzburg (UKW). „Viele Fälle werden nicht oder erst spät diagnostiziert – unter anderem, weil die Erkrankung häufig mit anderen Hautproblemen verwechselt wird und Betroffene oft erst nach Jahren medizinische Hilfe suchen.“ 

Zwar stehen mittlerweile moderne Medikamente zur Verfügung, sogenannte Biologika, die gezielt in das Immunsystem eingreifen, doch profitiert nur etwa jede zweite Patientin bzw. jeder zweite Patient ausreichend davon. Häufig lässt die Wirksamkeit im Verlauf nach oder die Erkrankung kehrt zurück. Bislang fehlen verlässliche Marker, die dabei helfen, die passende Therapie auszuwählen oder Rückfälle frühzeitig zu erkennen.

Das will Astrid Schmieder mit ihrem Team ändern. Sie leitet in der Hautklinik die Sektionen Immundermatologie und Digitale Medizin. Genau diese beiden Richtungen sind in dem neuen Projekt HS-ORIGINS verbunden. Das Projekt wird vom Biopharmaunternehmen Sanofi über ORIGINS, ein beschleunigtes innovatives Forschungsförderungsprogramm von Sanofi zur Unterstützung von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern weltweit finanziell gefördert.

TNF-α- und IL-17-Inhibitoren unterbrechen zentrale Entzündungswege und reduzieren überschießende Immunreaktion bei HS

Im Rahmen des Projekts werden zunächst zwei zugelassene Wirkstoffklassen untersucht, die den Tumornekrosefaktor Alpha (TNF-α) beziehungsweise das Interleukin-17 (IL-17) blockieren. 

Projektleiterin Astrid Schmieder erläutert die Hintergründe: „Hidradenitis suppurativa wird durch eine Verstopfung und das Aufreißen von Haarfollikeln verursacht, was eine Entzündungsreaktion auslöst. Diese wird durch Zellen des angeborenen Immunsystems, insbesondere Makrophagen, sowie durch Zellen des adaptiven Immunsystems wie T- und B-Zellen verstärkt. Dabei spielen die Entzündungsbotenstoffe TNF-α und IL-17 eine zentrale Rolle. Mit TNF-α- und IL-17-Inhibitoren blockieren wir diese Entzündungs-Signalstoffe und dämpfen die überschießende Immunreaktion.“ 

Verständnis individueller Therapieantworten

Das Team möchte diese beiden Entzündungsbotenstoffe und weitere Mitglieder aus der IL-1-Familie sowie die Rezeptoren OX40 und ihre Bindungspartner (OX40-Ligand) auf anderen Immunzellen und ihr Zusammenspiel genauer analysieren. Ziel ist es, zu verstehen, warum Patientinnen und Patienten unterschiedlich auf TNF-α oder IL-17-Inhibitoren ansprechen. Dazu kombinieren die Forschenden moderne Laboranalysen von Gewebe- und Blutproben, wie beispielsweise räumliche Genexpressionsanalysen, Durchflusszytometrie und umfassende Zytokinmessungen, mit digitalen Methoden und künstlicher Intelligenz. Die Immunreaktionen in den entzündeten Hautarealen werden dabei longitudinal und detailliert untersucht und durch Blutanalysen über mehrere Monate ergänzt. 

Mit weiterentwickelter App „Wunderkint“ immunologische Hotspots und Regionen mit hohem Rückfallrisiko erkennen 

Damit die Patientinnen und Patienten ihre Haut regelmäßig dokumentieren und so frühzeitig Hinweise auf einen möglichen Rückfall liefern können, wird die Smartphone-App „Wunderkint“ weiterentwickelt. Die App hat Schmieders Arbeitsgruppe bereits in einem früheren Projekt gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Software-Engineering der Universität Würzburg und der Health Study Club GmbH entwickelt, um mithilfe von KI und Smarthpone-Fotos chronische Wunden zu analysieren und digital zu überwachen. Für HS wird sie nun um sogenannte Rückfallkarten erweitert. Diese sollen helfen, Gewebeproben gezielt zu entnehmen – auch aus Bereichen, die klinisch noch unauffällig erscheinen, aber ein potenziell hohes Rückfallrisiko aufweisen. 

Muster erkennen, die den Behandlungserfolg vorhersagen können

Durch die Verknüpfung dieser molekularen Entwicklungen mit digitalen Rückfallkarten soll das Projekt biologisch fundierte Biomarker und digitale Werkzeuge liefern, die sich direkt in der klinischen Praxis anwenden lassen. Ziel ist es, die Behandlung von HS und ähnlichen entzündlichen Erkrankungen zu verbessern: Patientinnen und Patienten sollen schneller die für sie passende Behandlung erhalten, ein Wirkverlust sowie Rückfälle sollen möglichst früh erkannt und verhindert werden.

„Die Zusammenarbeit mit der Universität Würzburg verbindet fundierte klinische Forschung mit moderner Immunologie und digitalen Ansätzen“, betont Dr. Mohammed Mosa, HS Research Disease Lead bei Sanofi. „Wir unterstützen dieses Projekt, um die Krankheitsmechanismen der Hidradenitis suppurativa besser zu verstehen, insbesondere mögliche Resistenzmechanismen.” Denn der Einsatz von künstlicher Intelligenz und prädiktiven Modellen kann dazu beitragen, Krankheitsverläufe besser abzubilden und die klinische Vorhersage bei komplexen chronisch-entzündlichen Erkrankungen weiterzuentwickeln. „So können translationale Forschungsprojekte wie diese langfristig innovative Therapien für Patientinnen und Patienten mit hohem ungedecktem medizinischem Bedarf schneller in die klinische Praxis bringen,“ ergänzt Mohammed Mosa.

„Wir freuen uns sehr, dass Sanofi unser Projekt unterstützt“, kommentiert Astrid Schmieder. Während Schmieder sich in ihrer Forschung insbesondere auf den medizinisch-translationalen Aspekt des Projekts und die Koordination konzentriert, hat die Bioinformatikerin Dr. Yamila Rocca das Zusammenspiel des gesamten Immunsystems im Blick. Darüber hinaus sind Marco Stumpf, Biologe mit einem Faible fürs Programmieren, die medizinischen Doktoranden Jiahong Yuan und Mariele Sieben, die HS-Expertin und Operateurin Oberärztin Dr. Dagmar Presser, der Experte für chronisch-entzündliche Erkrankungen und Dermatopathologie Oberarzt PD Dr. Andreas Kerstan, die Fachärztin Dr. Caroline Glatzel sowie Prof. Dr. Samuel Kounev, Inhaber des Lehrstuhls für Informatik II, und sein Software-Engineering-Team mit Vanessa Borst am Projekt HS-ORIGINS beteiligt.

Würzburg. Chronische Wunden stellen in Deutschland eine immer bedeutendere gesundheitliche Herausforderung dar. Schätzungen zufolge leiden schon jetzt ein bis zwei Millionen Menschen an Wunden mit verzögertem oder ausbleibendem Heilungsverlauf. Überwiegend betroffen sind ältere und multimorbide Personen. Aufgrund des demografischen Wandels und einer alternden Bevölkerung ist von einer weiter steigenden Inzidenz auszugehen. Faktoren wie Diabetes, Durchblutungsstörungen oder Druckbelastungen verhindern häufig eine normale Heilungskaskade, sodass die Wunde in einem dauerhaften Entzündungs- oder Reparaturstadium steckenbleibt. Auch Bakterien können die Wundheilung verzögern. 

Pseudomonas aeruginosa: Biofilm-Bildung als Hindernis für die Wundheilung

Besonders problematisch ist der Keim Pseudomonas aeruginosa, da er die Fähigkeit zur Biofilmbildung besitzt und dadurch die Heilung chronischer Wunden deutlich verzögert. Der Biofilm wirkt wie eine Schutzbarriere und verhindert, dass die Keime weder von Immunzellen noch Antibiotika oder Antiseptika erreicht und vernichtet werden. Zudem setzt Pseudomonas aeruginosa im Biofilm kontinuierlich entzündungsfördernde Substanzen und Toxine frei, wodurch die Wunde in einer persistierenden Entzündungsphase gehalten wird. Last but not least werden durch das stäbchenförmige Bakterium Enzyme und Proteasen produziert, durch die Gewebe abgebaut und wichtige Zellen der Wundheilung geschädigt werden.

Nach ein bis zwei Wochen zeigte sich neues, gesundes Gewebe

Ein Team der Klinik und Poliklinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie des Universitätsklinikums Würzburg (UKW) hat nun einen vielversprechenden Ansatz gefunden, um diesen widerstandsfähigen Keim zu bekämpfen. Dieser wurde als klinischer Tipp im Journal of the American Academy of Dermatology veröffentlicht. Die Forschenden behandelten zwei ältere Patienten mit lang bestehenden, infizierten Wunden zusätzlich zur Standardversorgung mit einem Lactobacillus-haltigen Pulver. Das probiotische Präparat enthält „gute” Milchsäurebakterien, wie sie auch im Körper vorkommen. Bereits nach wenigen Tagen verbesserten sich Geruch und Belag der Wunden deutlich und nach ein bis zwei Wochen zeigte sich neues, gesundes Gewebe. In den anschließenden Kontrollabstrichen war Pseudomonas aeruginosa nicht mehr nachweisbar. Die Behandlung wurde gut vertragen und es traten keine relevanten Nebenwirkungen auf. Ähnliche Verbesserungen zeigten sich auch bei weiteren Patientinnen und Patienten. 

Milchsäurebakterien fördern die Wundheilung und tragen zur Beseitigung von Pseudomonas aeruginosa bei, ohne Resistenzen zu begünstigen

„Milchsäurebakterien können demnach schädliche Bakterien wie Pseudomonas aeruginosa schwächen, indem sie deren Biofilme stören, Entzündungen reduzieren und die Zellen der Wundheilung aktivieren“, deutet Dr. Tassilo Dege, Erstautor der Fallbeobachtung, die Ergebnisse.

Untersuchungen an Modellen mit menschlicher Haut bestätigten, dass Lactobazillen den Biofilm der Pseudomonas-Bakterien schwächen und ihre Kommunikation stören. Dadurch werden die problematischen Bakterien weniger schädlich. Gleichzeitig regen bestimmte Signale, wie Interleukin-6, wichtige Hautzellen (Keratinozyten) und Bindegewebszellen (Fibroblasten) an, sodass die Wundheilung unterstützt wird. In Tiermodellen mit Mäusen konnte zudem beobachtet werden, dass bestimmte Stoffwechselprodukte der Lactobazillen (postbiotische Metaboliten) die Anzahl der Pseudomonas-Bakterien sowie die Entzündung in der Wunde reduzierten.

„Unsere Ergebnisse legen nahe, dass Probiotika eine einfache und gut verträgliche Ergänzung zur Behandlung chronischer Wunden darstellen könnten, ohne das Risiko von Antibiotikaresistenzen mit sich zu bringen“, so Prof. Dr. Astrid Schmieder. Gleichzeitig warnt sie jedoch, dass lebende Probiotika theoretisch Risiken bergen und eine sorgfältige ärztliche Überwachung daher notwendig ist. Weitere Studien sollen diesen einfachen und sicheren ergänzenden Therapieansatz nun genauer untersuchen.

Krankheitsbilder und Behandlung der beiden Patienten

In der dermatologischen Fallbeobachtung litt ein Patient unter einem so genannten Pyoderma gangraenosum, der andere unter einem venösen Beingeschwür. Beide Wunden waren mit dem Bakterium Pseudomonas aeruginosa besiedelt. Nach der täglichen Wundreinigung mit steriler Kochsalzlösung (NaCl) wurde die Wunde mit einer nicht haftenden Wundauflage (Adaptic) abgedeckt, plus mehrschichtiger Kompression im Fall des venösen Beingeschwürs. Zusätzlich wurde die Wunde täglich mit einem Präparat mit Milchsäurebakterien (Vagisan mit Lactobacillus gasseri und Lacticaseibacillus rhamnosus in hoher Keimzahl) behandelt. 

Publikation: 
Tassilo Dege, Andreas Kerstan, Matthias Goebeler, Astrid Schmieder. Clinical pearl: Topical Lactobacillus application to disrupt Pseudomonas aeruginosa biofilms and promote healing in chronic wounds, Journal of the American Academy of Dermatology, 2025, ISSN 0190-9622, https://doi.org/10.1016/j.jaad.2025.12.071.