Wie Forschung im Labor gezielte Therapie unterstützt – drei Beispiele

Am 23. April war Welttag des Labors. Wir nutzen den Anlass, um den Blick auf die Grundlagenforschung zu lenken: Drei aktuelle Projekte aus Deutschland zeigen, wie Forschung im Labor helfen kann, Krankheitsmechanismen besser zu verstehen und Therapien gezielter einzusetzen.

Wir berichten von Zellmodellen in der Demenzforschung, Bioreaktoren, die Immunzellen produzieren und einem neuen Diagnoseverfahren bei Kollagenosen. Dabei ist wichtig: Diese Entwicklungen stehen noch vor dem klinischen Einsatz, zeigen also das Potenzial der Forschung. Gleichzeitig eröffnen sie aber jetzt schon Perspektiven.

Neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer sind durch krankhafte Ablagerungen des Tau-Proteins im Gehirn gekennzeichnet. Bisherige Modelle in der Forschung hatten allerdings starke Limitationen. Tiermodelle etwa bilden Prozesse im menschlichen Gehirn nur eingeschränkt ab. Nervenzellen, die aus Stammzellen gewonnen werden können, produzieren bisher nicht die gleichen Tau-Formen wie das Erwachsenengehirn, die für diese Forschung relevanter sind.

Forschenden des Instituts für Schlaganfall- und Demenzforschung der LMU München konnten menschliche Nervenzellen mithilfe von CRISPR/Cas9 so verändern, dass sie krankheitsrelevante Mutationen aufweisen und damit die ‚erwachsene‘ Tau-Form produzieren. Die Zellen bildeten nach der Veränderung typische Krankheitsmerkmale aus, beispielsweise Tau-Verklumpungen und Anzeichen von Nervenzellschäden.

Ein klinisch getesteter Wirkstoff konnte die Tau-Pathologie im Modell deutlich reduzieren. Außerdem haben die Forschenden einen bildgebenden Biomarker zur Diagnose bestimmter Tauopathien ebenfalls erfolgreich erprobt.

Makrophagen sind für die Erforschung zahlreicher Erkrankungen relevant – von Infektionskrankheiten über Krebs bis hin zu neurodegenerativen Erkrankungen. Forschende der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) haben nun eine Methode entwickelt, mit der sich Makrophagen aus iPS-Zellen (induzierten pluripotenten Stammzellen) in mittelgroßen Bioreaktoren effizient herstellen lassen. Damit könnte es in Zukunft einen praktikablen Weg geben, Makrophagen für die präklinische Forschung herzustellen. Bisherige Verfahren deckten entweder nur den kleinen Labormaßstab oder gleich den industriellen Großmaßstab ab.

Pro Bioreaktor lassen sich nach Angaben der Forschenden über zehn Wochen wöchentlich bis zu 40 Millionen Immunzellen gewinnen.

Kollagenosen sind seltene entzündlich-rheumatische Erkrankungen, bei denen das Immunsystem körpereigenes Bindegewebe angreift. Die Erkrankungen verlaufen chronisch, die Suche nach der passenden Therapie dauert oft Jahre. Und eine Heilung gibt es nicht.

Ein Forschungsverbund der MHH, des TWINCORE – Zentrum für Experimentelle und Klinische Infektionsforschung und des Helmholtz Zentrum für Infektionsforschung (HZI) entwickelt im Projekt PREDICT-CTD ("PREcision DIagnostics to CombaT Connective Tissue Diseases") ein neues Diagnoseverfahren. Die Grundlage ihres Ansatzes: Kollagenosen können anhand der führenden Immunreaktion in zwei Gruppen eingeteilt werden können, es gibt einerseits B-Zell-vermittelte und andererseits Typ-1-Interferon-vermittelte Entzündungsprozesse.

Eine klinische Routinediagnostik zur Unterscheidung beider Varianten existiert bisher nicht. Die Therapiewahl erfolgt demnach durch Ausprobieren. Das stellt für Patientinnen und Patienten eine erhebliche Belastung dar, außerdem verbraucht dieses Herangehen viele Ressourcen und Zeit. Die Beteiligten von PREDICT-CTD möchten anhand von Blut-, Gewebe- und Genetikdaten rund 2.200 Betroffener ein Verfahren entwickeln, das den individuellen Entzündungstyp bestimmt. Das Projekt startet am 1. Juli 2026 und wird mit 2,7 Millionen Euro gefördert. Die Projektdauer beträgt fünf Jahre.

Die drei vorgestellten Forschungsergebnisse adressieren zwar völlig unterschiedliche Krankheitsfelder, folgen aber einem gemeinsamen Prinzip: Fortschritte im Labor schaffen Voraussetzungen für präzisere Diagnostik und gezieltere Therapien. Im Labor geschieht einer der wichtigsten Schritte der Medizin: Grundlagenforschung erschließt nach und nach neue klinische Möglichkeiten.

Quellen: Ludwig-Maximilians-Universität München, Medizinische Hochschule Hannover