Würzburg. Tierversuche sind in der biomedizinischen Forschung nach wie vor von großer Bedeutung und oft unerlässlich. Zwar können Zellkulturen, Organoide oder Organ-on-a-Chip-Modelle einzelne Vorgänge inzwischen sehr genau abbilden, einen lebenden Organismus mit seinen komplexen Wechselwirkungen von Stoffwechsel, Blutgefäßen und Immunsystem jedoch nicht vollständig ersetzen. Zudem sind viele Krankheitsmechanismen noch nicht vollständig verstanden. Tierversuche können dabei helfen, einzelne Erkenntnisse zu einem Gesamtbild zusammenzuführen und auf dieser Grundlage neue Medikamente und Therapien zu entwickeln. Auch in der Universitätsmedizin Würzburg finden Tierversuche statt – und zwar stets nach den 3R-Prinzipien. 

Entwicklung, Etablierung und Anwendung innovativer 3R-Methoden

3R heißt: Tierversuche sollen wo immer möglich ersetzt (replace), in ihrer Zahl reduziert (reduce) und die Belastungen für die Tiere verringert (refine) werden. Seit diesem Jahr werden diese 3Rs im neu gegründeten Zentrum Main3R – Würzburg Center for the 3Rs am Universitätsklinikum Würzburg (UKW) gezielt miteinander verknüpft. In enger Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Versuchstierkunde und Tierschutz der Julius-Maximilians-Universität (JMU) und als Partner der WI3R – Würzburg Initiative 3R entwickelt die Leiterin von Main3R, Dr. Nadine Baumgart, mit ihrem Team, die Haltung der Versuchstiere sowie Versuchsdurchführung und Nachsorge kontinuierlich weiter, um das Tierwohl zu verbessern und somit auch die Qualität der gewonnenen Daten. Neben Belohnungen – Mäuse lieben vor allem Schokolade – kommen unter anderem Trainingseinheiten für die Fitness der Tiere zum Einsatz. Auch an Hilfsmitteln wird gearbeitet, die die Versuchsabläufe verbessern können. 

Damit die Erkenntnisse die Anwenderinnen und Anwender erreichen, kommt der Service im Main3R-Zentrum am Röntgenring nicht zu kurz. „Wir beraten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, wie sie die 3Rs in ihren Forschungsprojekten umsetzen, neue innovative 3R-Methoden entwickeln und anwenden aber auch bestehende Modelle und Methoden nutzen können“, sagt Nadine Baumgart. 

Standortübergreifende Datenbanken mit Organoid- und Tiermodellen 

So besteht beispielsweise eine enge Kooperation mit dem vom Bayerischen Zentrum für Krebsforschung (BZKF) geförderten Leuchtturmprojekt „Präklinische Modelle“. In dem Projekt wurden unter der Leitung von Prof. Dr. Nicolas Schlegel, Inhaber des Lehrstuhls für Experimentelle Viszeralchirurgie, zwei standortübergreifende Datenbanken mit Organoid- und Tiermodellen verschiedener Tumorentitäten aufgebaut (siehe PM vom 08.01.2026). Ziel ist es, den Austausch über präklinische Modelle zu verbessern und somit auch zur Umsetzung der 3R-Prinzipien beizutragen. „Die Datenbanken schaffen erstmals einen Überblick darüber, welche präklinischen Modelle bereits vorhanden sind und wo sie genutzt werden können. Damit können wir Doppelstrukturen vermeiden, Forschungsressourcen besser nutzen und Tierversuche gezielter planen und reduzieren“, kommentiert Nicolas Schlegel. Der Chirurg und Wissenschaftler begrüßt die Gründung des 3R-Zentrums in Würzburg sehr. „Main3R hilft uns dabei, die vorhandenen Organoid- und Tiermodelle sowie etablierte Methoden noch sichtbarer zu machen und Forschende zusammenzubringen.“ 

Das Thema Tierversuche aus der Tabuzone holen

Ein weiterer wichtiger Baustein des 3R-Zentrums ist die offene Kommunikation über Forschung mit Tieren. Deshalb ist das UKW der JMU gefolgt und hat sich nun ebenfalls der Initiative „Transparente Tierversuche“ angeschlossen. Mit ihrer Unterschrift verpflichten sich die inzwischen mehr als 130 beteiligten Einrichtungen, transparent über Tierversuche zu informieren, offen zu kommunizieren und den öffentlichen Dialog aktiv mitzugestalten. So soll das Thema Tierversuche aus der Tabuzone geholt werden. 

„Das 3R-Zentrum und die Unterzeichnung der Transparenzinitiative gehören für uns zusammen“, betont Prof. Dr. Matthias Frosch, Dekan der Medizinischen Fakultät der JMU und Vorstandsmitglied des UKW. „Verantwortungsvolle Forschung bedeutet für uns, Methoden kontinuierlich weiterzuentwickeln und gleichzeitig transparent zu machen, wie Forschung mit Tieren stattfindet. Beides schafft Vertrauen und ermöglicht einen offenen Austausch – innerhalb der Wissenschaft und mit der Gesellschaft.“

Zehn Jahre „Tierversuche verstehen“ – fünf Jahre „Transparente Tierversuche“

Für Matthias Frosch und Nadine Baumgart ist es daher ein besonderes Anliegen, an der großen Jubiläumsveranstaltung der Initiativen „Transparente Tierversuche“ und „Tierversuche verstehen“ am 1. und 2. Oktober 2026 in Berlin teilzunehmen. Die Transparenzinitiative wurde 2021 von der Informationsinitiative „Tierversuche verstehen“ der Allianz der Wissenschaftsorganisationen und der Ständigen Senatskommission für tierexperimentelle Forschung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) ins Leben gerufen. „Tierversuche verstehen“ ist bereits seit März 2016 aktiv. 

„Zehn Jahre ‚Tierversuche verstehen‘ und fünf Jahre ‚Transparente Tierversuche‘ zeigen, dass sich die Wissenschaftskommunikation in diesem Bereich deutlich weiterentwickelt hat“, sagt Nadine Baumart. „Offenheit sollte dabei keine Einbahnstraße sein. Es geht darum, verständlich zu erklären, wie und warum mit Tieren geforscht wird, welche Verantwortung damit verbunden ist und welche Fortschritte bei den 3R erzielt werden. Transparenz schafft dabei die Grundlage für einen sachlichen Dialog. Dazu gehört für uns auch, Fragen und kritische Perspektiven ernst zu nehmen.“

In ihrem Porträt in unserer Serie #WomenInScience berichtet Nadine Baumgart, wie sie zu ihrem 3R-Engagement gekommen ist: https://www.ukw.de/forschung/chancengleichheit/womeninscience-forschende-frauen-am-ukw/nadine-baumgart/

Würzburg. Leuchttürme dienen der Orientierung und Sicherheit, sie haben Strahlkraft und stehen für Zuversicht. All dies trifft auch auf die Leuchtturmprojekte des Bayerischen Zentrums für Krebsforschung (BZKF) zu. Sie setzen sichtbare Impulse und weisen der innovativen Krebsforschung in Bayern den Weg nach vorn. An jedem der sechs BZKF-Standorte gibt es einen solchen Leuchtturm, der sich auf die spezifischen Stärken des jeweiligen Standorts fokussiert. Dadurch wird vorhandene Expertise genutzt, gebündelt und gezielt ausgebaut. 

Datenbanken umfassen inzwischen rund 150 humane Organoid-Modelle verschiedener Tumorentitäten sowie knapp 40 Tierversuchsmodelle

Am Uniklinikum Würzburg (UKW), in der Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral-, Transplantations-, Gefäß- und Kinderchirurgie (Chirurgie I), liegt die Expertise unter anderem auf der Organoid-Technologie. Mithilfe von Organoiden können Krankheitsmechanismen verstanden und neuartige Therapieansätze getestet werden.

Daher wurde vor zwei Jahren hier der BZKF-Leuchtturm „Präklinische Modelle“ unter der Planung von Prof. Dr. Armin Wiegering aufgestellt. Nach dessen Wechsel nach Frankfurt am Main übernahm Prof. Dr. Nicolas Schlegel, Inhaber des Lehrstuhls für Experimentelle Viszeralchirurgie am UKW, die Sprecherfunktion. Gemeinsam mit seinem Team bestehend aus Prof. Dr. Christoph Otto, Anne Rech, Dr. Mahasen Saati sowie Prof. Dr. Gabriele Büchel von der Universität Würzburg, konnte er in der ersten Förderperiode zwei standortübergreifende Datenbanken aufbauen: die Organoid-Datenbank mit inzwischen rund 150 Ex-Vivo-Modellen verschiedener Tumorentitäten sowie die Datenbank für In-Vivo-Modelle mit derzeit knapp 40 onkologischen Tierversuchsmodellen.

BZKF bewilligt 980.000 Euro für die zweite Förderperiode

Der intensive Arbeitsaufwand in dieser kurzen Zeit hat das BZKF überzeugt. Die zweite Förderphase wurde bewilligt. „Ein enormer Erfolg!“, freut sich Nicolas Schlegel. Mit der maximal möglichen Fördersumme von insgesamt 980.000 Euro will das Team in den nächsten zwei Jahren die Verfügbarkeit präklinischer Modelle an allen sechs BZKF-Standorten sichtbarer machen. Hierzu sollen die Datenbanken optimiert und auf einer Plattform zusammengeführt werden. Ein weiteres wichtiges Ziel ist es, die Einheit zur Validierung vielversprechender therapeutischer Zielstrukturen so weiter auszubauen, dass eine schnellere Übersetzung von Grundlagenforschung in die klinische Anwendung erreicht wird. 

Doppelstrukturen vermeiden und Synergieeffekte schaffen

„Präklinische Modelle sind für die medizinische Forschung unverzichtbar – sowohl für den Weg aus der Grundlagenforschung in die Klinik als auch zurück, also Translation Forward und Reverse“, sagt Nicolas Schlegel. Doch es ist sehr aufwändig, solche Modelle zu entwickeln. Damit nicht jede Gruppe alles immer wieder neu etablieren muss, informieren Datenbanken darüber, welche Modelle wo vorgehalten werden und wer für die Durchführung der Experimente kontaktiert werden kann. Dadurch sollen Doppelstrukturen vermieden und Synergieeffekte geschaffen werden. Ein wichtiges Ziel hierbei ist, die Zahl der Tierversuche im Sinne des 3R-Prinzips zu reduzieren (reduce), zu ersetzen (replace) und zu verbessern (refine). Dies kann nur durch eine optimale Planung erreicht werden.

Datenbanken miteinander verknüpfen, um die gesamte Translation abzubilden

„Nachdem wir die beiden Datenbanken auf der webbasierten Plattform REDCap aufgebaut und für jede Tumorentität eine eigene Eingabemaske entwickelt haben, wollen wir im nächsten Schritt die Dateneingabe und Abfrage noch intuitiver gestalten und alle Modelle zusammenführen. Damit soll die gesamte Translation auf einer Plattform in logischem Zusammenhang abgebildet werden“, berichtet Nicolas Schlegel und nennt zwei Beispiele. „Wir haben ein Organoid aus Gewebespenden eines Patienten, das bestimmte Mutationen aufweist. Über die Datenbank könnten wir ein passendes Tiermodell mit der humanen Veränderung assoziieren. Aus diesem Tiermodell könnten wir auch murine Organoid-Modelle entwickeln. Dieses passt zum humanen Modell und reduziert Tierversuche. Ähnlich verfahren wir, wenn wir in Zellkulturexperimenten eine interessante Zielstruktur entdecken: Zunächst wird diese in einem Organoid auf ihre Wirksamkeit getestet und im nächsten Schritt gegebenenfalls im Tiermodell angewandt, bevor sie für die Anwendung am Menschen weiterentwickelt werden kann. Diese komplexen Schritte zu vereinfachen, ist das Ziel der Datenbank."

Abbau von bürokratischen Hürden in der Versuchsplanung

Leider kann noch nicht gänzlich auf Tierversuche verzichtet werden, vor allem, wenn es darum geht, die Komplexität eines gesamten Organismus im Zusammenhang zwischen immunologischen Prozessen und Tumorentstehung abzubilden. Doch trotz des hohen Niveaus der Versuche sind die bürokratischen Hürden, neue Dinge weiterzuentwickeln, häufig noch höher. Das erschwert den internationalen Wettbewerb, gefährdet Karrieren und treibt junge Talente aus der akademischen Forschung in die Industrie, gibt Nicolas Schlegel zu bedenken. „Ein Ziel ist deshalb, die Genehmigungsprozesse zu verbessern, indem wir Protokolle detailliert abbilden, Anträge standardisieren und Tierversuchsvorhaben harmonisieren“, erklärt er und verweist auf andere Bundesländer, in denen die Standardisierung gut gelinge. 

Vereinfachung der Target-Validierung 

Einen weiteren wichtigen Schwerpunkt im Leuchtturmprojekt verfolgt Prof. Dr. Gabriele Büchel vom Lehrstuhl für Biochemie und Molekularbiologie. Die Professorin für Dynamik zellulärer Proteinkomplexe versucht, bisher unzugängliche Zielstrukturen in Tumorzellen mit einer neuen Klasse von Arzneistoffen zu adressieren. Diese können krankmachende Proteine im Körper gezielt abbauen. 

In der Onkologie versucht man normalerweise, diese krankheitsauslösenden Proteine zu hemmen, beispielsweise indem ihre enzymatische Aktivität blockiert wird. Im neuen Ansatz werden die Proteine jedoch komplett aus der Zelle entfernt, indem man ihren Abbau einleitet. Dies erfolgt mithilfe des zellulären Mülleimersystems, dem Proteasom. Damit die Proteine gezielt zum Proteasom gelangen, werden sie mit sogenannten PROTACs (Proteolysis Targeting Chimeras) markiert. Allerdings müssen die PROTACs für jedes Zielprotein individuell hergestellt werden, was sehr aufwendig und zeitintensiv ist. Deshalb entwickelt Gabriele Büchel derzeit ein Modellsystem, mit dem geprüft werden kann, ob ein Protein tatsächlich therapeutisch vielversprechend ist und es sich lohnt, im nächsten Schritt ein teures PROTAC zu entwickeln. „Mithilfe dieses vereinfachten und effizienten Forschungsmodells können neue Therapie-Zielstrukturen getestet werden, ohne dass sofort komplexe Wirkstoffe hergestellt werden müssen“, fasst Nicolas Schlegel zusammen.

Je mehr sich registrieren, desto besser wird das Netzwerk und letztlich die Forschung

„Je mehr Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sich registrieren und ihre Modelle verfügbar machen, desto besser wird natürlich das Netzwerk und letztlich auch die Forschung im gesamten BZKF“, sagt Schlegel und nimmt Skeptikerinnen und Skeptikern gleich eine Sorge: „Es gibt Transfer-Agreement-Sheets, in denen vertraglich geregelt wird, was genau mit dem Organoid gemacht werden darf.“ Die Datenbank soll andererseits auch bei der Recherche helfen. Schlegels Wunsch ist es, dass Personen innerhalb und außerhalb des BZKF-Netzwerks, die zu einer Tumorentität Fragestellungen beantworten möchten, zuerst die Datenbank nutzen, um sich einen Überblick über die Verfügbarkeit humaner Organoid- und Tiermodelle zu verschaffen. Dadurch würde erheblich Zeit und Geld gespart, da nicht alles immer selbst entwickelt werden müsste.

Ein Kontaktformular für die Registrierung gibt es auf der Webseite des Lehrstuhls für Experimentelle Viszeralchirurgie.

Über die Leuchtturmstrukturen des BZKF
Die Leuchtturmstrukturen sind die Grundlage für komplexe Weiterentwicklungen in den jeweiligen Bereichen. Sie übernehmen Servicefunktionen für das gesamte BZKF. Durch den Austausch von Proben und die Zuweisung von Patientinnen und Patienten mit besonderen Fragestellungen an die jeweils hochspezialisierte Stelle wird eine optimale Diagnostik und Therapie ermöglicht und es werden schnellere Fortschritte in den jeweiligen Bereichen erzielt. Diese Fortschritte kommen wiederum allen zugute. Die Leuchtturmstrukturen und die standortübergreifende Nutzung ihrer Expertise sichern die internationale Exzellenz und die bayernweite Teilhabe sowie die Verbesserung der Versorgung der Patientinnen und Patienten im BZKF. Weitere Informationen finden Sie unter: bzkf.de/standortspezifische-leuchttuerme

Text: Kirstin Linkamp / Wissenschaftskommunikation UKW

Würzburg. Präklinische Modelle sind für die medizinische Forschung unverzichtbar: Sie helfen, Krankheitsmechanismen zu verstehen, Therapieansätze zu testen, die Sicherheit zu bewerten und Hinweise für eine mögliche Dosierung neuer Therapeutika zu erhalten. Um die Lücke zwischen Grundlagenforschung und früher klinischer Anwendung zu verkleinern und die translationale Forschung einschließlich Proof-of-Concept-Studien zu beschleunigen, fördert das Bayerische Zentrum für Krebsforschung (BZKF) seit dem 1. Januar 2024 für den Leuchtturm „Präklinische Modelle“. 

Prof. Dr. Nicolas Schlegel, Sprecher des Leuchtturms und Inhaber des Lehrstuhls für Experimentelle Viszeralchirurgie am Uniklinikum Würzburg (UKW), zieht mit seinem Team – Prof. Dr. Christoph Otto, Anne Rech und Dr. Mahasen Saati – Zwischenbilanz: „Wir haben inzwischen zwei standortübergreifende Datenbanken als interaktive Informations-, Dokumentations- und Austauschplattform für die präklinische Forschung realisiert. Eine Plattform für die Target-Validierung ist im Aufbau“, informiert Nicolas Schlegel. 

Plattform für Target-Validierungen

Mit der zentralen Einheit für Target-Validierungen sollen Ansatzpunkte für neue Arzneimittel erforscht werden. „Hier etablieren wir gerade mit dem Auxin-System ein präklinisches Modell, das uns hilft, bestimmte, bisher unzugängliche Zielstrukturen in Tumorzellen zu charakterisieren. Dies ist eine Validierungsmöglichkeit für die Entwicklung von PROTACs, eine neue Klasse von Arzneistoffen, die krankmachende Proteine im Körper gezielt abbauen kann“, berichtet Prof. Dr. Gabriele Büchel. Die Molekularbiologin im Biozentrum der Julius-Maximilians-Universität Würzburg ist ebenfalls Teil des Leuchtturms. Die Etablierung läuft derzeit im Tiermodell und in humanen Organoiden.

Datenbank mit derzeit 100 humanen Tumor-Organoiden

Die Organoid-Technologie ist ein großer Schwerpunkt der Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral-, Transplantations-, Gefäß- und Kinderchirurgie am UKW. Aus Gewebespenden von Patientinnen und Patienten baut das Team Organoid-Modelle. „Wir züchten Organoide aus Tumoren, aus entzündlichem Gewebe, aber auch aus gesundem Gewebe“, schildert Anne Rech. Die Wissenschaftlerin ist im Leuchtturm für die Organoid-Datenbank zuständig, welche bereits 100 patientenabgeleitete Organoide (PDO für Patient-Derived Organoids) aus den bayerischen BZKF-Standorten umfasst. Zusätzlich sind Protokolle zur Kultivierung und zum Austausch der PDOs hinterlegt.“ Kooperationen mit anderen BZKF-Translationsgruppen wie CaR-EpiSafe, Pädiatrische Hirntumoren und Omis/Genomics sollen die Implementierung weiterer PDOs ermöglichen. Die Erweiterung der Datenbank um Informationen zu Maus-Organoiden ist ebenfalls geplant.

Datenbank mit aktuell 13 Tiermodellen

Die Datenbank „Onkologische Tiermodelle“ sammelt Informationen über Tiermodelle, die an den BZKF-Standorten durchgeführten werden. Derzeit sind die Beschreibungen von 13 Tiermodellen aus den BZKF-Standorten hinterlegt. Die Eingabe weiterer etablierter Modelle ist in Vorbereitung. Darüber hinaus soll die Datenbank auch um Modelle für tumorfördernde Erkrankungen wie Adipositas oder chronische Entzündungen erweitert werden. „Unsere Datenbank für onkologische Tiermodelle dient dazu, relevante Angaben zum Versuchsvorhaben zu standardisieren und damit den Weg zum Erkenntnisgewinn zu beschleunigen Außerdem sind Schulungsvideos für diese Modelle geplant“, erläutert Dr. Mahasen Saati, die für die onkologischen Tiermodelle zuständig ist. „Insgesamt wollen wir mit unserem Projekt den Informationsaustausch zwischen Genehmigungsbehörde, Tierschutzbeauftragen und Antragstellern informativer und transparenter machen.“ Eine Optimierung und der Austausch, die letztlich die Reduktion solcher Versuche ermöglichen ist hierbei ein wichtiges Ziel.

Verknüpfung der Datenbanken, um mit umfangreichem Repertoire an humanen und murinen Organoiden in Verbindung mit Tiermodellen ein optimales Vorgehen im Sinne des 3R-Prinzips zu ermöglichen

Langfristiges Ziel ist die inhaltliche Verknüpfung beider Datenbanken, die auf der webbasierten Plattform REDCap (Research Electronic Data Capture) entwickelt wurden. Die Kombination von humanen und murinen Organoiden in Verbindung mit Tiermodellen soll eine optimale Strategie für die präklinische Krebsforschung ermöglichen. „Mit diesen Maßnahmen leisten wir einen entscheidenden Beitrag zur Weiterentwicklung innovativer Krebsforschung und zur Umsetzung des 3R-Prinzips: Vermeiden von Tierversuchen, Replace, Minimieren der Anzahl von Versuchen und Versuchstieren, Reduce, und die Vermeidung der Belastung, Refine“, kommentiert Christoph Otto, stellvertretender Sprecher des Leuchtturms. 

Zur Veranschaulichung führt Nicolas Schlegel ein Beispiel an: In Modell- oder Zellkulturexperimenten wurde eine potenziell interessante Zielstruktur für eine neue oder ergänzende Therapie in einem bestimmten Tumor entdeckt. Diese kann ex vivo in einem Tumor-Organoid auf ihre Wirksamkeit getestet und gegebenenfalls im nächsten Schritt im lebenden Organismus im Tiermodell validiert werden. Damit nicht alles neu etabliert werden muss, informiert die Datenbank, wo welche Modelle vorgehalten werden und wer für die Durchführung der Experimente kontaktiert werden kann.

„Je mehr sich registrieren, desto besser wird das Netzwerk“

Die Daten und Modelle kommen bislang von den BZKF-Standorten in Augsburg, Erlangen, München, Regensburg und Würzburg. „In erster Linie ist die Datenbank für alle Kooperationspartner des BZKF gedacht, aber natürlich können sich auch andere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlerinnen registrieren, die translational forschen und sich einen standortübergreifenden Überblick über die Verfügbarkeit humaner Organoid-Modelle verschiedener Tumorentitäten und Tiermodelle verschaffen möchten“, sagt Nicolas Schlegel. „Je mehr sich registrieren, desto besser wird das Netzwerk“

Ein Kontaktformular für die Registrierung gibt es auf der Webseite des Lehrstuhls für Experimentelle Viszeralchirurgie.