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Programm-Porträt 2020
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KRANKHEITSMECHANISMEN & TARGETS
Für die Forschung zur Herzinsuffizienz untersucht dr. Elen Tolstik unter dem Konfokalmikroskop Gewebeschnitte von Mäusen.
Im Fokus dieses Forschungsprogramms steht die Analyse molekularer Mechanismen, die an der Entstehung verschiedener Krankheiten, beispielsweise Herz-Kreislauf-Erkrankungen beteiligt sind. Die Erkrankungen haben multifaktorielle Ursachen – genetische Konstellationen spielen ebenso eine Rolle wie Umwelt- und Ernährungseinflüsse. Weil sie bei Patient:innen individuell verlaufen, sprechen diese unterschiedlich auf Therapien an. Um die Pathomechanismen umfassend zu verstehen und die Erkrankungen künftig früher diagnostizieren, mit weniger Nebenwirkungen und individuell besser therapieren zu können, identifizieren Forscher:innen am ISAS potenzielle Zielmoleküle.
Die Wissenschaftler:innen setzen bei ihrer Grundlagenforschung Methoden ein, die sich keineswegs auf die Genomebene beschränken, sondern auch proteomische und metabolomische Parameter beinhalten. Die Forscher:innen setzen hierfür Multiomics-Verfahren (► S. 43) ein und erproben sowie optimieren diese.
Ein Schwerpunkt im Programm ‚Krankheitsmechanismen und Targets‘ liegt auf kardiovaskulären Erkrankungen. Hier kann das Institut auf jahrelange analytische Expertise zurückgreifen, darunter umfangreiche Untersuchungen des Blutplättchenproteoms sowie die detaillierte Aufklärung von Thrombozytenfunktionsstörungen und molekularen Prozessen bei Herzinsuffizienz (Herzschwäche).
Molekulare Mechanismen der Herzinsuffizienz
Für viele Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems sind molekulare Ursachen und der Krankheitsverlauf noch weitestgehend unverstanden. Im Forschungsprogramm ‚Krankheitsmechanismen und Targets‘ arbeiten die Wissenschaftler:innen daran, die Diagnostik für Herzschwäche zu verbessern und neue Therapieansätze zu etablieren. Sie kombinieren klassische Methoden der Molekulargenetik und Biochemie mit Hochdurchsatzmethoden. So decken die Forscher:innen am ISAS die ganze Bandbreite der Analyse ab – von der detaillierten Untersuchung einzelner Komponenten bis zur Betrachtung ganzer zellulärer Systeme.
Charakteristische Krankheitsverläufe & Reduktion der Nebenwirkungen
Die Wissenschaftler:innen entwickeln neue Diagnose- und Therapietools zur Differenzierung verschiedener Herzerkrankungen. Dazu arbeiten sie mit transgenen Mäusen. Ziel ist es, spektroskopische Charakteristika von verschiedenen Krankheitsverläufen herauszuarbeiten. Des Weiteren entwickelt und optimiert die Arbeitsgruppe Silizium-basierte Nanocontainer, die eine Herzmuskelzellen-spezifische Applikation von Medikamenten ermöglichen und damit die Nebenwirkungen reduzieren.
Heilungsprozesse im Herzen durch CAP
Die Forscher:innen untersuchen die Wirkweise kalter atmosphärischer Plasmen (Cold Atmospheric Plasma, CAP) bei der Therapie von Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Solche Plasmen sind bislang vor allem auf dem Gebiet der Wundheilung, der Behandlung von infektiösen Hauterkrankungen, der Zahnheilkunde und der Krebsbehandlung erprobt. Sie könnten die Nitritkonzentration im Blut erhöhen und damit einen kardiovaskulären Risikofaktor verringern.
Bildgebende Verfahren
Im Jahr 2020 haben die Wissenschaftler:innen die biospektroskopischen Analysen intensiv mittels bildgebender Schwingungsmikroskopie und hochauflösender Mikroskopie weiter vorangetrieben. Mithilfe der optischen Methoden gelang es ihnen, die verschiedenen molekularen Mechanismen der Herzinsuffizienz zu untersuchen und die entsprechenden Krankheiten in frühen Stadien zu diagnostizieren. In Zusammenarbeit mit den Universitäten Würzburg und Duisburg-Essen untersuchten die Wissenschaftler:innen dafür verschiedene Mausmodelle mit genetischen Erkrankungen.
Ein Peptid namens ‚EDI‘
Außerdem haben die Forscher:innen ein Peptid entwickelt, das vor Druck-induzierter Herzinsuffizienz schützt, ohne das Zellüberleben negativ zu beeinflussen. Das dafür genutzte Verfahren der selektiven Hemmung von Kinasen kann möglicherweise in Zukunft nicht nur bei Herzinsuffizienz, sondern auch für die Krebstherapie interessant sein, da es keine kardiotoxischen Effekte aufweist und wachstumshemmend (antiproliferativ) auf Krebszellen wirkt.
(PJ / SR)
Arbeitsgruppe Kardiovaskuläre Pharmakologie
Prof. dr. Kristina Lorenz T: +49 (0)231 1392-103 E: kristina.lorenz@isas.de
Arbeitsgruppe Miniaturisierung
Pd dr. Joachim Franzke T: +49 (0)231 1392-174/199 E: joachim.franzke@isas.de
Arbeitsgruppe Proteomics
(vormals Protein dynamics) Prof. dr. Albert Sickmann T: +49 (0)231 1392-100 E: albert.sickmann@isas.de
ERC-Gruppe Sulfaging
dr. habil. Milos Filipović T: +49 (0)231 1392-4173 E: milos.filipovic@isas.de
Arbeitsgruppe Translationale Analytik
(vormals Standardisierung) dr. dirk Janasek T: +49 (0)231 1392-202 E: dirk.janasek@isas.de
