Lungenforschung

Für unsere Lungenforschung generell und im Bereich der Lungenalterung verwenden wir im Labor sogenannte Organoide. Organoid bedeutet "organähnlich" und ja, Organoide können die Erwartungen, die sich aus diesem Namen ergeben, durchaus erfüllen. 

Organoide sind Mini-Organe von etwa 0,1 bis 2 mm Größe, die wir außerhalb des lebenden Organismus in sogenannten Petrischalen kultivieren - man könnte auch sagen "züchten". Daher nennen wir sie auch ganz gerne "Mini-Organe" in der Petrischale. 

Sind also kleine organähnliche Strukturen, die außerhalb des Körpers unter bestimmten Laborbedingungen hergestellt und untersucht werden können. Außerhalb des Körpers ist deswegen wichtig, weil solche Untersuchungen in der Lunge an sich gar nicht möglich wären. 

Die Organoide spiegeln aber ihr Ursprungsorgan sehr gut wieder, also in unserem Fall die Lunge, was es dadurch ermöglicht, dass wir experimentelle Untersuchungen machen, die für die Lunge, unsere Lunge relevant sind. 

Grundsätzlich werden Organoide aus Stammzellen hergestellt. Stammzellen kann man auch als "Superman-Zellen" bezeichnen. Sie sind noch nicht spezialisiert, haben aber das Potenzial, sich in sehr viele verschiedene spezialisierte Zellen zu entwickeln, zum Beispiel in eine Muskelzelle oder eben in unserem Fall in eine Lungenzelle. Dadurch sind Stammzellen sehr wichtig für unseren Körper, insbesondere für die Aufrechterhaltung und Regeneration unserer Organe, insbesondere der Lunge, die ja sehr vielen Umwelteinflüssen ausgesetzt ist, beispielsweise Feinstaub. 

Wir isolieren also diese Stammzellen aus der Lunge und lassen sie wachsen als "Mini-Lungen" in der Petrischale. An diesen Organoiden können wir dann viele verschiedene Untersuchungen durchführen, um beispielsweise herauszufinden, warum alte Stammzellen ihre Funktionalität verlieren und wie wir das wieder ein Stückchen zurückdrehen können. Denn wir wollen, dass die Lunge von älteren Menschen sich wieder besser regenerieren kann und bis ins hohe Alter möglichst leistungsfähig ist, trotz zunehmender Umwelteinflüsse.

Sie atmen jeden Tag ca. 15 mal pro Minute und das Ihr Leben lang. Eine beeindruckende Leistung, die Ihre Lunge hier vollbringt. Der Höhepunkt dieser Leistungsfähigkeit ist ungefähr mit 25 Jahren. Ab da nimmt die Lungenfunktion ab. Sie können sich das ein bisschen vorstellen wie einen Luftballon, den man zu oft aufpustet und der dann an Elastizität verliert. 

Aber das ist nicht das einzige, was sich mit dem Alter verändert. Die Lunge wird anfälliger für Infektionen, also für akute Erkrankungen, aber auch für chronische Erkrankungen sowie die COPD. Diesem liegen zelluläre Veränderungen mit dem Alter zugrunde, die vor allem Stammzellen betreffen. Das ist wichtig, weil Stammzellen eigentlich die Lunge reparieren können. Das funktioniert im Alter nicht mehr so gut. 

Warum das so ist, wollen mein Team und ich verstehen. Wir entschlüsseln also Signalwege in Zellen, die im Alter verändert sind. Dies wollen wir nutzen, um die alte Lunge zu verjüngen und wieder in die Lage zu versetzen, sich selbst zu reparieren.

Asthma bei Kindern entsteht häufig dort, wo das Immunsystem zuerst mit der Umwelt in Kontakt kommt, nämlich an der Nasenschleimhaut.
Wenn diese Barriere gestört ist, können selbst harmlose Virusinfektionen, die zum Beispiel durch Schnupfenviren ausgelöst werden, eine Entzündung bewirken, die sich festsetzt und Asthma begünstigt. Bei manchen Kindern ist diese Schutzfunktion genetisch beeinträchtigt.
Das heißt, sie haben von ihren Eltern einen Risikofaktor vererbt bekommen.
Ein zentraler Risikofaktor ist eine Veränderung im sogenannten 17 q 21 Genbereich.
Diese beeinflusst gezielt, wie Zellen in der Schleimhaut auf Virusinfektionen reagieren und schwächt dadurch die frühe Immunabwehr. 
Das eröffnet neue Möglichkeiten: Es wird verstärkt nun daran geforscht, wie diese Kinder mit erhöhtem Risiko in Zukunft zum einen früh erkannt werden, aber auch ganz gezielt behandelt werden können - 
sogar noch bevor sich die Krankheit im Schulalter entwickelt. Das ist ein sehr wichtiger Schritt hin zu einer Medizin, die früher ansetzt und besser auf das einzelne Kind zugeschnitten ist.

Es hat sich beim Thema Lungenkarzinom, beim Lungenkrebs, in den letzten Jahren viel getan. Wir haben neue gezielte Therapieoptionen. Es ist nicht immer eine Chemotherapie notwendig. Manchmal ist eine Tablettentherapie möglich oder eine Immuntherapie möglich. Die Operation ist oft eine andere mit anderen Techniken als in den letzten Jahrzehnten. Auch die Strahlentherapie verbessert sich stetig und kann mit anderen Therapien kombiniert werden. Und um mit allen diesen Optionen das Beste zusammenzusuchen und aus allen diesen Optionen wirklich das Beste für Sie oder für Ihren Angehörigen zusammenzusuchen, brauchen Sie Experten an Ihrer Seite. Sie brauchen eines der vielen Lungentumorzentren, die es inzwischen in Bayern und in Deutschland gibt. Da haben die allermeisten eine gute Webseite mit Telefonnummern, wo Sie anrufen können und auch im Rahmen der Zweitmeinung sich beraten lassen.

Wir haben die Forschung zu Clotrimazol in den letzten Jahren experimentell sehr weit vorangebracht. Wir haben hier neue Ansätze. Im Moment testen wir ihn in modernen humanisierten Modellen. Spannender ist natürlich: Es geht hier um ein bekanntes Medikament. Und dieses Medikament wollen wir jetzt mit der neuen Anwendung untersuchen, nämlich für die Behandlung von COPD. Aber wir haben hier auch eine Herausforderung: nämlich das sogenannte Drug-Repurposing. Oft ist das schwer zu finanzieren, weil das Medikament schon auf der Markt ist. Gleichzeitig natürlich: Der Weg vom Labor zum Patienten dauert oft viele Jahre. Wir arbeiten im Moment daran, um diesen langen Prozess zu kürzen und so schnell wie möglich unsere Idee, nämlich Clotrimazol, den Patienten zur Verfügung zu stellen.

Beim Lymphotoxin-Beta-Rezeptor verfolgen wir einen neuen Ansatz. Dieser Signalweg spielt eine sehr wichtige Rolle bei der chronischen Entzündung in der Lunge. Statt an klassischen Medikamenten arbeiten wir aktuell mit sehr modernen Methoden an RNA-basierten Therapien. Damit können wir krankheitsrelevante Prozesse sehr gezielt beeinflussen. Das ist ein sehr innovatives Forschungsfeld und ich bin überzeugt: Das eröffnet eine Möglichkeit für die zukünftige COPD-Therapie. Es dauert lange. In der experimentellen Grundlagenforschung arbeiten wir daran, solche Studien in Zukunft möglich machen zu können.

Mich treibt schon lange die Frage um, warum Kinder überhaupt Asthma und Allergien entwickeln. Wir haben seit vielen Jahren gesehen, dass das nicht der Fall ist, wenn Kinder auf einem traditionellen Bauernhof aufwachsen. Und wir haben in vielen Studien herausgefunden, woran das liegt, nämlich, dass sie sich im Kuhstall schon früh im Leben aufhalten. Das ist aber ein vorbeugender Effekt und was wir nicht untersuchen können ist, ob ein Kind, das schon eine Allergie, ein Asthma hat, auf dem Bauernhof das vielleicht verlieren könnte. Also haben wir Zugriff genommen zu einem Tiermodell, in dem Fall zu der Maus. Was haben wir gemacht? Wir sind in den Kuhstall gegangen und in dem Kuhstall haben wir Proben genommen. Ich sage jetzt mal so salopp, wir haben den Dreck gesammelt und haben diesen Dreck ausgewaschen. Diese Substanzen enthalten keine Allergene mehr. Da kann man nicht mehr drauf allergisch reagieren. Und ja, es ist so: Die allergische Maus ist mit diesem Extrakt behandelbar und zwar so, dass alle diese Asthma-Merkmale, die so typisch sind, nämlich die Atemwegshyperreagibilität und die Atemwegszündung, insbesondere mit den sogenannten Eosenhilenzellen, ganz klar unterdrückt wird. Wir haben hier jetzt den Hinweis, dass wir nicht nur eine Vorbeugung erzielen können, sondern dass wir tatsächlich auch eine Behandlung erzielen können. Jetzt ist so ein Extrakt natürlich vielfältig und enthält zahlreiche Substanzen. Wir haben den hier im Helmholtz Zentrum München nach allen Regeln der Kunst zerlegt und denken, wir haben jetzt doch zwei, drei Substanzen, die tatsächlich diesen Schutz ausmachen. Und das ist jetzt unsere Arbeit: Zu beweisen, dass sie das können und das Ganze in eine Therapieentwicklung zu bringen. Das klingt jetzt alles ganz einfach und ganz logisch. Das ist aber wirklich ein langer Weg, kostspieliger Weg. Aber ich hoffe sehr, dass wir das, was wir in diesen vielen Jahren gelernt haben in der Beobachtung dieser Kinder und dieser Bauernpopulationen, dass wir das wirklich umsetzen können, dass auch Kinder, die von Asthma und Allergien geplagt sind und auch Erwachsene, dass die von so einer Behandlung profitieren könnten.

Die Bronchiektasen sind die dritthäufigste chronische Lungenerkrankung in Deutschland. Bei vielen Patienten mit Bronchiektasen finden wir die Ursache. Aber bei immerhin 40 Prozent aller Patienten mit Bronchiektasen bleibt die Suche im Jahr 2026 immer noch ergebnislos. Diese Form der Erkrankung der Bronchiektasen nennen wir idiopathische Bronchiektasen. Wir in Hannover haben nun an 100 Patienten mit idiopathischer Bronchiektasie geprüft, ob sie gegebenenfalls eine zu geringe Funktion im sogenannten CFTR-Protein haben. Was ist CFTR? CFTR ist in der Lunge verantwortlich für den Salz- und Wasserhaushalt, hilft bei der Reinigung der Atemwege und schützt gleichzeitig auch etwas vor Infektionen mit bösen Erregern. Wir haben nun bei diesen Patienten festgestellt, dass bei idiopathischer Bronchiektasie ganz generell die CFTR-Funktion unterdurchschnittlich ist. Das heißt, CFTR mit seiner geringen Aktivität ist ein Risikofaktor, in seinem Leben Bronchiektasen zu bekommen. Umgekehrt: Wer als Person eine normale CFTR-Aktivität hat oder sogar eine überdurchschnittliche Aktivität, der wird in seinem Leben keine Bronchiektasen bekommen.

Im Deutschen Zentrum für Lungenforschung haben wir hier im Rahmen der norddeutschen HANSE-Studie dazu beigetragen, dass das Lungenkrebs-Screening in Deutschland implementiert werden konnte. Darüber hinaus konnten wir in der HANSE-Studie zeigen, dass wir in Zukunft durch verbesserte Einschlusskriterien das Lungenkrebs-Screening noch effizienter machen können und so mehr Lungenkrebs in Zukunft finden können. In der HANSE-Studie konnten wir darüber hinaus zeigen, dass insbesondere bei Frauen - sollte hier einmal auch Lungenkrebs im frühen Stadium entdeckt werden - diese besonders profitieren im Vergleich zu Männern. Jetzt freue ich mich aber insbesondere erst einmal, dass wir das Lungenkrebs-Screening mittels Niedrigdosis-CT in Deutschland dieses Jahr implementiert haben und fordere Sie auf, wenn Sie starker Raucher oder Exraucher sind, mitzumachen, denn in diesem Jahr entstehen die Angebote deutschlandweit, so auch an der Charité. Tun Sie sich und Ihrer Lunge etwas Gutes und machen Sie mit.