Forschungsprojekte, Kooperationen

Mit „Nano@Liver“ wollen die beteiligten Forschungsgruppen die einzigartigen Eigenschaften der Leberzellen für innovative Therapien nutzen und den gezielten Transport von Medikamenten optimieren, um so einen wissenschaftlichen Durchbruch in der Nanomedizin und der präzisen Medikamenten-Therapie zu erzielen. In einem erstmals länderübergreifenden Verbundprojekt zwischen der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und der Friedrich-Schiller-Universität Jena stehen nanopartikuläre Wirkstoffträger im Fokus der Forschung, die für Leberzell-spezifische Therapien eingesetzt werden sollen.

Das Projekt wird von der Carl-Zeiss-Stiftung mit knapp sechs Millionen Euro für die nächsten fünf Jahre gefördert. Die Förderung erfolgt im Themenschwerpunkt „Life Science Technologies“, mit dem sich die die Stiftung für Forschung an der Schnittstelle von Ingenieur- und Lebenswissenschaften einsetzt. „Eines der größten Probleme in der Pharmakologie ist die ungenaue Verteilung von Medikamenten im Körper, was zu ungewollten Nebenwirkungen in anderen Organen führt“, erklärt Prof. Dr. Stephan Grabbe, Direktor der Hautklinik und Poliklinik der Universitätsmedizin Mainz, der gemeinsam mit Prof. Dr. Ulrich S. Schubert, Direktor des Jena Center for Soft Matter (JCSM) der Universität Jena, das Projekt leitet. Er erläutert: „Mit Nanopartikeln können wir dieses Problem adressieren, indem Wirkstoffe gezielt in bestimmte Zellen der Leber transportiert werden. Dadurch lässt sich nicht nur die therapeutische Effizienz steigern, sondern es werden auch neue Therapieoptionen möglich.“

Das Paradoxon der zielgenauen Nanopartikel: Simple Idee, komplexe Realität

Die Leber ist ein besonders vielversprechendes Zielorgan für den Einsatz von Nanopartikeln, da sie aus einem sehr heterogenen Zellgewebe besteht und grundsätzlich gut angesteuert werden kann. Es zeigt sich jedoch, dass trotz vielversprechender Ansätze nur ein geringer Teil der Nanopartikel tatsächlich die gewünschten Zielzellen erreicht. Im Projekt „Nano@Liver“ wird daher erforscht, wie Nanopartikel speziell modifiziert werden können, um gezielt unterschiedliche Zellarten in der Leber anzusprechen. Eine solche zellspezifische Therapie würde eine gezieltere Behandlung von Lebererkrankungen wie Fibrosen, Entzündungen und sogar Tumoren ermöglichen und hätte gleichzeitig das Potential, die immunregulatorische Funktion der Leber zu nutzen.

Neben der gezielten Freisetzung der Wirkstoffe setzt das Forschungsteam auf Künstliche Intelligenz (KI). Mithilfe von KI-Modellen wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Verteilung von Nanopartikeln im Körper präzise vorhersagen, um die Therapien weiter zu optimieren. „Unsere KI-gestützten Modelle stellen eine echte Besonderheit dar, denn sie erlauben eine exakte Vorhersage, wie Nanopartikel im gesunden und erkrankten Organismus wirken“, betonen Stephan Grabbe und Ulrich S. Schubert.

Interdisziplinäre und interuniversitäre Forschung

Das interdisziplinäre Mainz-Jena-Projektteam vereint Expertisen aus den Bereichen Chemie, Biochemie, Künstlicher Intelligenz, Immunologie und Medizin – sehr gute Voraussetzungen, um die für die gezielte Platzierung von Nanopartikeln wichtigen Prozesse zu entschlüsseln und weiterzuentwickeln. Die Zusammenarbeit zwischen Mainz und Jena, unterstützt durch renommierte Institutionen und forschungsnahe Unternehmen, schafft eine solide Grundlage, um die ehrgeizigen Ziele des Projektes zu erreichen. Damit wird das Projekt „Nano@Liver“ nicht nur den wissenschaftlichen Austausch zwischen den Standorten fördern, sondern die im Projekt erzielten Fortschritte werden auch die Grundlagenforschung vorantreiben und bedeutende Impulse für die angewandte Medizin liefern. „Durch das Projekt werden wir die starke Tradition der Nanomedizin und der Translation von Forschung an beiden Standorten weiter stärken. Unser Ziel ist es, eine nachhaltige Forschungsallianz aufzubauen, die weltweit Maßstäbe setzt“, bekräftigen die beiden Projektleiter, Ulrich S. Schubert und Stephan Grabbe.

Über die Carl-Zeiss-Stiftung

Die Carl-Zeiss-Stiftung hat sich zum Ziel gesetzt, Freiräume für wissenschaftliche Durchbrüche zu schaffen. Als Partner exzellenter Wissenschaft unterstützt sie sowohl Grundlagenforschung als auch anwendungsorientierte Forschung und Lehre in den MINT-Fachbereichen (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik). 1889 von dem Physiker und Mathematiker Ernst Abbe gegründet, ist die Carl-Zeiss-Stiftung eine der ältesten und größten privaten wissenschaftsfördernden Stiftungen in Deutschland. Sie ist alleinige Eigentümerin der Carl Zeiss AG und SCHOTT AG. Ihre Projekte werden aus den Dividendenausschüttungen der beiden Stiftungsunternehmen finanziert.

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Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Prof. Dr. Stephan Grabbe
Hautklinik und Poliklinik der Universitätsmedizin Mainz
Universitätsmedizin Mainz
E-Mail: stephan.grabbe@unimedizin-mainz.de

Prof. Dr. Ulrich Schubert
Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie
Friedrich-Schiller-Universität Jena
E-Mail: ulrich.schubert@uni-jena.de