ERC Grants

„Bislang legen wir in den Organismus lahm, um gute Bilder zu bekommen“, sagt Jana Hutter. „Mein Ziel ist es, die Bildgebungsverfahren an die Bewegung des Körpers anzupassen.“ Die Professorin für Smart Imaging and Data Profiling an der FAU forscht zu pathologieorientierter Modellierung und den physikalischen Grundlagen der Magnetresonanztomografie (MRT). Im Rahmen ihres ERC-geförderten Projekts EARTHWORM konzentriert sie sich auf Krankheiten des Darms und der Gebärmutter, beispielsweise Morbus Crohn und Ademomyose.

^{(Foto: Georg Pöhlein)}

Viele Menschen leiden unter teilweisen oder vollständigen Muskellähmungen, für die es keine Heilung gibt. Neuronale Schnittstellen haben zwar das Potenzial, die motorische Funktion mit Hilfe von Assistenzsystemen wiederherzustellen. Aber selbst bei den modernsten invasiven neuronalen Implantaten, können Patient/-innen die Bewegungen der gelähmten Gliedmaßen nur sehr eingeschränkt kontrollieren – dafür ist die Übersetzung vom Gehirnbefehl an die Assistenzsysteme zu ungenau. Mit dem ERC Starting Grant möchte Alessandro Del Vecchio, Professor für Neuromuscular Physiology and Neural Interfacing an der FAU, Schnittstellen entwickeln, die die gewünschte Bewegung besser an die Prothese übertragen.

Eine nicht-invasive Alternative für eine Darmspiegelung ist die multispektrale opto-akustische Tomographie (MSOT), ein molekular-sensitiver Ultraschall. Diese optische Bildgebungsmethode nutzt Laserlicht, um im Körper Schwingungen zu erzeugen, die dann wiederum mit hochsensitiven Detektoren wahrgenommen und zu einem Bild zusammengesetzt werden können. PD Dr. Dr. Ferdinand Knieling erforscht in seinem ERC-geförderten Projekt, wie MSOT weiterentwickelt und für die frühzeitige Lokalisierung von Entzündungsprozessen im Darm eingesetzt werden kann. Zusammen mit seinem Team hat er entdeckt, dass Farbstoffe, die auf oralem Wege verabreicht werden, die dynamische Visualisierung des gesamten Darmtrakts ermöglichen. Dieser molekularsensitive Ansatz hat den Vorteil, dass solche Kontrastmittel nicht systemisch absorbiert werden und weitgehend unverändert ausgeschieden werden.

Stefan Uderhardt wurde für seine bisherigen herausragenden Leistungen in der Wissenschaft sowie für ein besonders innovatives Forschungsprojekt ausgezeichnet. Mit dem Geld will der Wissenschaftler herausfinden, wie der Körper zielgerichtet auf Gefahren mit Immunreaktionen reagiert. In seinem Projekt mit dem Namen „Network Synergies in Stromal Tissue Homeostasis and Prevention of Inflammatory Disease“ schlägt Stefan Uderhardt ein revolutionäres Konzept vor, in dem er ein „Internet des Gewebes“ postuliert, welches den Ort, die Zeit und das Ausmaß des Schadens den Fresszellen mitteilt.

Veit Rothhammer beschäftigt sich mit der Rolle von Astrozyten bei Autoimmunerkrankungen des Gehirns und des Rückenmarks wie Multiple Sklerose. Astrozyten beeinflussen schwer therapierbare Phasen der Multiplen Sklerose maßgeblich. Durch ein besseres Verständnis ihrer Funktion soll es gelingen, neue Therapieansätze für die Krankheit zu entwickeln, um die starken Schäden an Gehirn und Rückenmark zu behandeln.

Bei den Erkrankten einer Autoimmunerkrankung kann das Immunsystem nicht mehr zwischen eigenem Gewebe und einer Bedrohung von außen unterscheiden und löst im Körper als Abwehrreaktion eine Entzündung aus, zunächst meist in einem Organ – etwa dem Darm oder der Haut. Die Entzündung breitet sich oft im Lauf der Zeit von dem ursprünglich befallenen Organ auf andere Bereiche im Körper aus und die Erkrankung wird schwerwiegender. Mit seiner Arbeitsgruppe untersucht Dr. Andreas Ramming molekulare Mechanismen, die jene Ausbreitung der Autoimmunreaktion auf andere Regionen im Körper triggern. Er und sein Team haben in den vergangenen Jahren Daten gesammelt und erste molekulare Signaturen entdeckt, die anscheinend diese verhängnisvolle Entwicklung begünstigen. Nun wollen die Mediziner den Prozessen dahinter tiefer auf den Grund gehen und verstehen, welche Zellen beteiligt sind.

Täglich steht unser Immunsystem vor der Aufgabe, zwischen schädlichen Mikroorganismen und körpereigenen Zellen zu unterscheiden. Das Immunsystem führt eine Art Mülltrennung mit Hilfe von Phagozyten (Fresszellen) durch. Dieser Prozess bewirkt die Immunreaktion gegen Krankheitserreger und unterstützt die immunologischen Toleranz gegen den eigenen Körper. Gerhard Krönke will neue Methoden zur Untersuchung der koordinierten Phagozytose und der Weiterverarbeitung von Krankheitserregern und toten körpereigenen Zellen untersuchen. Die Erkenntnisse werden die Entwicklung neuer Therapieansätze zur Behandlung von Infektions- und Autoimmunerkrankungen ermöglichen.

Neuronen, die Nervenzellen unseres Gehirns, sind extrem langlebig und werden kaum durch neue Zellen ersetzt. Deshalb ist es elementar für sie, dass sie ihre Funktion und ihren Zelltyp robust aufrechterhalten. „Das Verständnis der grundlegenden Mechanismen für die Langlebigkeit und das Fortbestehen von Neuronen ist der Schlüssel zur Vorbeugung und Behandlung altersbedingter neurologischer Krankheiten“, sagt Prof. Dr. Tomohisa Toda, Professor für neurale Epigenomik an der FAU.

Prof. Dr. Aline Bozec möchte neue Einblicke in den lokalen Knochenstoffwechsel ermöglichen, insbesondere wie das Osteozytensterben auf molekularer Ebene reguliert wird. Osteozyten sind langlebige Zellen innerhalb der Knochenmatrix und mit Abstand die häufigsten Zellen im Knochen. Mit ihrem Projekt zielt sie darauf ab, das Osteozytensterben und den molekularen Zusammenhang zwischen Osteozytensterben und der Stimulation von knochenabbauenden Zellen im Zusammenhang mit lokalen Knochenerkrankungen wie Frakturen, Osteonekrose und Arthritis zu charakterisieren.

Prof. Dr. Gerhard Krönke untersucht Rheumatoide Arthritis in der Frühphase, um so die Entwicklung neuer Therapien zu ermöglichen. Rheumatoide Arthritis zählt zu den häufigsten entzündlichen Autoimmunerkrankungen weltweit. Die Krankheit ist (noch) nicht heilbar, allerdings lassen sich die schmerzhaften Symptome mittels Therapie lindern und das Voranschreiten der Krankheit verlangsamen. Prof. Dr. Gerhard Krönke plant, unterschiedliche neue molekulare Analyseverfahren wie Einzelzellsequenzierung und 3D-Bildgebungsverfahren weiterzuentwickeln und zu kombinieren.

Kristian Franze erforscht das Wachstum von Nervenzellen. Dabei konzentriert er sich nicht primär auf die biochemischen Prozesse, sondern auf die mechanischen Kräfte, die dieses Wachstum beeinflussen. In früheren Studien hat Franze herausgefunden, dass die Steifigkeit des umliegenden Hirngewebes maßgeblich daran beteiligt ist, wachsende Nervenzellen in die richtige Bahn zu lenken. Im Projekt UNFOLD, mit dem sich der Physiker und Tierarzt gemeinsam mit spanischen, belgischen und französischen Forschern erfolgreich um einen ERC Synergy Grant beworben hat, sollen diese Arbeiten intensiviert werden. Das Konsortium nimmt vor allem die Hirnfaltung in den Blick: Bekannt ist, dass große Säugetiere mit höheren kognitiven Funktionen eine reich gefaltete Großhirnrinde besitzen – und dass Anomalien mit verschiedenen Behinderungen assoziiert sind.

Wenn die Knochen im Alter leichter brechen, steckt dahinter oft Osteoporose. Allerdings ist immer noch nicht ausreichend verstanden, wie die Krankheit entsteht und abläuft. Um dem Abhilfe zu schaffen und raschere Therapieerfolge zu ermöglichen, entwickelt ein interdisziplinäres Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der FAU um Prof. Dr. Andreas Maier und Prof. Dr. Georg Schett sowie des Helmholtz-Zentrums für Materialien und Energie in Berlin (HZB) ein neues bildgebendes Verfahren. Damit soll erstmals Röntgenmikroskopie am lebenden Menschen ermöglicht werden.

Erkrankungen wie rheumatoide Arthritis (RA) und Spondyloarthropathien (SpA) stellen eine erhebliche Herausforderung im Gesundheitswesen dar. Die Behandlung erfordert oft ein lebenslanges Management, da die üblichen Therapien eine begrenzte Wirksamkeit aufweisen. Jüngste Forschungsarbeiten aus dem Team von Professor Ramming zeigen vielversprechende Ansätze zur Überwindung dieser Hürden.

Im Rahmen des Projekts „PlayAgain“ will die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Alessandro Del Vecchio eine neuronale Schnittstelle entwickeln, die Verbindungen vom Gehirn zur Unterarmmuskulatur einer gelähmten Hand stärken beziehungsweise wiederherstellen kann.