EndOxy-InFlame

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Foto von Lena Thiebes © Urheberrecht: Felix Merkord

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Lena Thiebes

Forschungsgruppenleiterin Respiratorisches Tissue Engineering

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EndOxy in Flame – Einfluss einer Biohybriden Lunge auf entzündliche Signalwege und Wechselwirkungen zwischen Immunsystem und Endothelzellen

Die extrakorporale Membranoxygenierung, kurz ECMO, stellt derzeit eine adäquate Therapie für die Behandlung des akuten Lungenversagens, kurz ARDS, dar. Auch bei chronischem Lungenversagen, kurz COPD, könnte die ECMO eine Anwendung finden – vorausgesetzt, die Limitationen, die derzeit einen (implantierbaren) Lungenersatz verhindern, werden überwunden. Der langfristige Einsatz von ECMO-Systemen und ihre Entwicklung hin zu einem implantierbaren Lungenersatz wird jedoch primär durch das Versagen des Oxygenators begrenzt. Dies wiederum ist auf die schlechte Hämokompatibilität der Gasaustauschmembranen zurückzuführen, die in direktem Kontakt mit dem Blut stehen. Infolgedessen führt eine unspezifische Proteinbindung an die Gasaustauschmembran zu einer signifikanten Abnahme der Gasaustauschleistung, sodass ein Austausch der Geräte nach Tagen bis wenigen Wochen erforderlich wird. Darüber hinaus löst die Fremdoberfläche eine systemische Entzündungsreaktion mit noch undefinierten Folgen für den menschlichen Körper aus.

Die Beschichtung der Gasaustauschmembranen mit Endothelzellen, die sogenannte Endothelialisierung, ist ein vielversprechender Ansatz zur Überwindung dieser Einschränkungen und kann somit den Weg zum implantierbaren Lungenersatz ebnen EndOxy. Eine funktionale Endothelzellschicht fungiert hierbei als natürliche Schnittstelle zur Blutphase. Jedoch ist die Rolle der Endothelialisierung in solchen biohybriden Systemen im Hinblick auf akute und chronische Entzündungsreaktionen derzeit noch nicht bekannt. Ebenso ist die Reaktion der Endothelialisierung auf leichte Entzündungsreaktionen bei COPD und hochgradige Entzündungen bei ARDS oder COPD Exazerbationen unbekannt.

Ziel des Projektes ist es daher, die gegenseitigen Einflüsse und Wechselwirkungen der Endothelzellen mit peripherem Blut unter homöostatischen sowie geringfügigen und hochgradigen Entzündungsreaktionen zu untersuchen. Um die entzündlichen Eigenschaften zu bewerten, werden wir frühe Signalereignisse in Kombination mit Blut- und Endothelzellen während der extrakorporalen Zirkulation in miniaturisierten biohybriden Lungenmodellen durchführen. Dies wird neue Erkenntnisse über die Eignung biohybrider Systeme bei akuten und chronischen Erkrankungen liefern und mögliche neue Signalwege identifizieren, die mit pharmazeutischen Behandlungsmethoden gezielt angegangen werden können.

Partner

  • Prof. Dr. med. Klaus Tenbrock, Universitätsklinikum Aachen, Klinik für Kinder- und Jugendmedizin

Förderer

  • Deutsche Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Schwerpunkprogramms „Auf dem Weg zur implantierbaren Lunge“ (Link: https://www.ukaachen.de/kliniken-institute/klinik-fuer-anaesthesiologie/forschung/spp-towards-an-implantable-lung/)