Janine Gote-Schniering und Niklas Lang vom Institute for Lung Health and Immunity des Helmholtz Zentrums München untersuchten am sogenannten Precision-Cut-Lung-Slice-Modell (PCLS), inwieweit an gesunden menschlichen Lungengewebsschnitten Fibrosevorgänge induziert werden können. Zudem rekapitulierten die beiden Nachwuchs-Wissenschaftler mit aufwendiger Einzelzellgenomik und KI-gestützten Analysen zentrale Fibrosemechanismen auf Einzelzellebene. Die Deutsche Gesellschaft für Pneumologie und Beatmungsmedizin (DGP) zeichnete die Arbeit jetzt mit dem Pneumologie-Forschungspreis 2024 als beste grundlagenwissenschaftliche Arbeit aus.

„Das Münchner Forschungsduo beweist durch seine Forschung im Labor wie auch seine Publikation der Ergebnisse exzellentes Potenzial. Ihre Arbeit zeichnet sich durch eine besonders hohe wissenschaftliche Relevanz aus“, so Professor Wolfram Windisch, DGP-Präsident und Sprecher der Jury bei der heutigen Preisverleihung im Rahmen des DGP-Jahreskongresses in Mannheim. „Den ersten Platz haben Sie sich ohne jeden Zweifel verdient!“ Der Pneumologie-Forschungspreises ist mit 10.000 Euro dotiert.

Forschungsduo trägt zum besseren Verständnis von Lungenfibrose bei

Bei der Lungenfibrose, für die es noch keine effektive Behandlungsmethode gibt, vernarbt das Lungengewebe zunehmend, sodass Betroffene beim Atmen nicht mehr ausreichend mit Sauerstoff versorgt werden können. Bisherige Modelle zur Darstellung und Analyse der Lungenfibrose untersuchen die beteiligten Zellen nur einzeln oder unter künstlichen Bedingungen und spiegelten damit nicht die große Komplexität der Lunge wider. „Mit unserem human Precision-Cut-Lung-Slices-Modell, kurz hPCLS-Modell, können wir den kompletten Zellverband der menschlichen Lunge in 3D abbilden“, erklärt der 26-jährige Niklas Lang. „Dieses hPCLS-Modell bildet die Realität viel besser ab als gewöhnliche In-vitro-Modelle.“

Hierfür haben beide Mitarbeiter des Helmholtz Zentrums München das untersuchte Lungengewebe in hauchdünne Scheiben geschnitten und mit Faktoren behandelt, die eine Lungenfibrose auslösen. Durch die Integration moderner Einzelzellgenomik mit KI-gestützten Analysen und Daten aus verschiedenen Patientenkohorten untersuchten Lang und Gote-Schniering dann die krankheitsspezifischen Zellaktivitäten und die Reaktion auf antifibrotische Medikamente. „Das ermöglichte es uns, in Hunderttausenden oder sogar Millionen einzelner Zellen parallel die mRNA zu sequenzieren und zu messen“, so Niklas Lang. „Damit konnten wir systematisch untersuchen, inwiefern das hPCLS-Modell die charakteristischen zellulären Veränderungen der menschlichen Erkrankung rekapituliert.“

Erstmals zelluläre Veränderungen im frühen Stadium der Lungenfibrose beschrieben

Die Resultate sind vielversprechend: „Erstmals konnten wir mithilfe des hPCLS-Modells die zellulären Veränderungen im frühen Stadium einer Lungenfibrose beschreiben“, verdeutlicht Janine Gote-Schniering die Relevanz ihrer Grundlagenforschung. „Bisher war die Analyse vor allem auf Gewebe im späten Krankheitsverlauf, etwa von Transplantaten, beschränkt“, so die 32-Jährige weiter. Ein Meilenstein!

„Durch das neue Modell ist es zukünftig denkbar, neue antifibrotische Medikamente direkt in menschlichem Lungengewebe zu testen – nicht nur im Tiermodell“, würdigt Professorin Antje Prasse, Chefärztin für Pneumologie am Universitätsspital Basel, Jurymitglied und gleichzeitig Vorsitzende der Programmkommission des DGP-Kongresses, die ausgezeichnete Forschungsarbeit. „Entsprechend hat diese Arbeit das Potenzial, die Behandlungsmöglichkeiten für Lungenfibrose-Patienten in Zukunft signifikant zu verbessern.“

Zwei erstplatzierte Forschungsarbeiten in 2024

2024 gibt es beim Pneumologie-Forschungspreis 2024 noch eine Besonderheit: Es gibt zwei Gewinner-Projekte. Neben der Münchner Arbeit wurde auch Dr. Cheng-Yu Wu von der Justus-Liebig-Universität Gießen mit dem Preis ausgezeichnet. „Wenn man zwei so hochklassige Projekte unter den eingereichten Arbeiten identifiziert, darf man als Fachgesellschaft hier auch der Freude über die hervorragenden Nachwuchswissenschaftler mit zwei erstplatzierten Siegerarbeiten Ausdruck verleihen“, erklärt DGP-Präsident Windisch. „Es ist mir eine Ehre!“