Die FLASH-Partikeltherapie ermöglicht eine gezielte Behandlung des Tumors bei gleichzeitig maximaler Schonung des Normalgewebes durch die Applikation von hohen Dosen in Bruchteilen einer Sekunde und gilt als Gamechanger in der strahlenbasierten Behandlung von Krebspatienten. Bei diesen extrem kurzen Behandlungszeiten ist es unabdingbar, die Position des Tumors exakt zu kennen, um Fehlbestrahlungen zu vermeiden. Des Weiteren spielt die Verifikation der Dosisapplikation eine besondere Rolle, da in der Regel die Therapie mit nur einer Sitzung abgeschossen ist. Ziel des beantragten Projekts ist die Entwicklung von FLASHSCAN, dem ersten In-Beam-PET-System, das im klinischen Workflow genutzt werden kann, um sowohl die Positionierung des Patienten zu verifizieren als auch die Dosis in Echtzeit in-vivo zu überprüfen. Das System integriert strahlungsfeste Detektoren, biologische Tracer-Führung, Monte-Carlo-PET-Vorhersagemodelle aus Behandlungsplänen und Echtzeit-Bildrekonstruktion.

Pulmonary emphysema is an incurable disease defined by irreversible loss of gas exchange surface. Nitrosative/oxidative stress drives its progression, while ameliorating stress promotes alveolar repair in preclinical models. The antioxidant enzyme heme oxygenase-1 (HO-1) is central to this defence. We showed that carcinoembryonic cell adhesion molecule 6 (CEACAM6) suppresses HO-1 and is a major determinant of emphysema severity in patients. Leveraging collaborative expertise and models, we will develop a patentable extracellular vesicle (EV) approach that targets CEACAM6-positive cells in emphysematous lungs. Our long-term goal is to load these EVs with blocking peptides that disrupt newly identified mechanisms to enhance HO-1 activity, halt disease progression, and enable repair.

Zellbasierte Therapien stellen eine Innovation in der biomedizinischen Forschung und
Krankenversorgung dar, da ihre Wirkung direkt an der Krankheitsursache ansetzt. Hierfür ist die
mesenchymale Stromazelle eine besonders interessante therapeutische Zelle genauso wie von diesem
Zelltyp abgeleitete extrazelluläre Vesikel.
Zentrale Herausforderungen der Zelltherapieproduktion sind jedoch die hohen Kosten, eine mangelnde
Prozessstabilität und die ökologische Belastung durch Einwegsysteme. Deshalb soll im Projekt ein
nachhaltiges, skalierbares und dynamisches 2D-Kultivierungssystems für die Produktion von
therapeutischen Zellen und Vesikeln entwickelt werden.
So entsteht eine bessere Verfügbarkeit innovativer zellbasierter Therapien für Krankheiten, für die es
bisher keine effiziente Behandlung gibt, bei gleichzeitiger Reduktion von Herstellungskosten und
Umweltbelastung.

Im Rahmen von MATTIE soll ein Forschungsraum (Modul 1) für biologische nanopartikuläre Therapeutika auf Basis der an der THM vorhandenen Laboren aufgebaut werden. Hierzu werden drei zusätzliche Geräte für die kontinuierliche Prozessentwicklung u. die begleitende komplexe Analytik beschafft. Diese sind für die Realisierung des Forschungsvorhabens (Modul 2) essentiell. Ziel dieses ist die Entwicklung kontinuierlicher, cGMP-tauglicher Produktionsplattformen nach dem Quality-by-Design-Konzept. Die Studien basieren auf zwei Modellsystemen: 1) das Modified-Vaccinia-Ankara-Virus (MVA) u. 2) EVs aus mesenchymalen Stromazellen (MSC-EVs). MVA wird als Impfstopf (Pocken u. Mopox), onkolytisches Virus u. viraler Vektor (klinische Kandidaten) eingesetzt. MSC-EVs besitzen hohes therapeutisches Potential durch ihre Fähigkeit, Geweberegeneration zu fördern sowie immunmodulatorische Effekte zu vermitteln.
Die Prozessentwicklung für die kontinuierliche Herstellung von MVA u. MSC-EVs umfasst die Optimierung von Zellkulturmedien, die Integration fortgeschrittener Prozessanalytik sowie die Erforschung innovativer kontinuierlicher Prozesskonzepte mit dem Ziel der Ausbeutenmaximierung unter Einhaltung der regulatorischen Vorgaben. Dies erfordert ein grundlegendes Prozessverständnis u. die integrierte Entwicklung des Up- u. Downstream Prozesses. Die Erkenntnisse von MATTIE fließen über einen Technologietransfer direkt in die Prozessentwicklungen von Praxispartnern (Kooperationsvertrags u. Schutzrechtekonzept) ein. Im Zentrum des Qualifizierungskonzeptes (Modul 3) stehen die Weiterbildung von in der Pharmaindustrie dringend benötigten Fachkräften für die Herstellung von therapeutischen Viren u. EVs, die Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses durch projektbegleitende Abschlussarbeiten u. Promotionen, verschiedene Qualifizierungsmaßnahmen für Projektmitarbeiter u. externe Partner des Innovationsökosystems, sowie eine umfassende Kommunikation unserer Arbeit in die Gesellschaft.

Schärfung der Verwertungsidee und des Bioprozessdesigns für eine Produktionsplattform zur Herstellung medizinisch relevanter Bakteriophagen unter Berücksichtigung eines verlustfreien Prozesstransfers vom F&E-Labor in die pharmazeutische Produktion. Die innovative Plattformtechnologie basiert auf der Phagenamplifikation in molekularbiologisch zu entwickelnden Designerbakterien und einem Aufreinigungs-prozess, der weitgehend unabhängig von den physikalisch-chemischen Oberflächeneigenschaften der Phagen ist. Beide Methoden eignen sich somit für den Einsatz als Plattformtechnologie und werden einen wesentlichen Beitrag zur Bewältigung der Herausforderungen bei der Entwicklung einer dringend benötigten Produktionsplattform für die Herstellung von Phagenpräparaten leisten. Das innovative Verfahren bietet durch die nicht-exklusive Lizenzierung der Herstellungsplattform - oder eine auf den Schutzrechten aufbauende Ausgründung - eine exzellente Möglichkeit, die Expertise der AG kommerziell zu verwerten.

Ziel des Projektes ist die Entwicklung innovativer
Lösungskonzepte angesichts aktueller Herausforderungen bei der Produktion pharmazeutischer
Phagenpräparate, um sowohl die translationale Entwicklungszeit als auch die Produktionszeit durch
den Einsatz von Plattformtechnologien signifikant zu verkürzen. Unser Kooperationspartner, Prof.
Dr. Winstel (Universitätsklinikum Gießen und Marburg) und meine Arbeitsgruppe werden zusammenarbeiten,
um entsprechende Schlüsseltechnologien weiterzuentwickeln.

Insektenzellkulturen sind im Vergleich zu Säugerzellkulturen einfach zu handhaben, mit relativ geringem Aufwand zu kultivieren und können in Relation zu prokaryotischen Systemen komplexe Proteine mit hohen Ausbeuten exprimieren. Dies macht sie zu einem vielseitigen Werkzeug für die Produktion rekombinanter Proteine, vor allem in der pharmazeutischen Biotechnologie. Ein breiterer Einsatz in anderen Bereichen wird derzeit durch die hohen Kultivierungskosten limitiert, die vor allem durch die Kultivierungsmedien verursacht werden. Hier setzt das Forschungsprojekt an, mit dem Ziel durch bioökonomische Ansätze die Medienkosten deutlich zu senken. Dadurch kann das Potential des lokalen Innovationsökosystems intensiver genutzt und die Zusammenarbeit der Hochschulen des FCMH gestärkt werden.

Metastatic bone cancer is an incurable disease and one of the most complex cancers to treat. Due to the high dose, tumour imaging is currently performed at the beginning and end of standard particle radio-therapy (PRT), making personalised treatment difficult. The main goal of BoneOscopy is to develop a radically new technology to enable informed medical decisions by monitoring bone cancer on a daily basis during PRT. At the heart of BoneOscopy is the ability to detect prompt gamma (PGs) emitted by cancer during PRT and separate them from healthy tissue, unlocking the full potential of spectroscopic analysis without the need for additional dose. The development of a highly specialised detection and collimation system will enable accurate spectroscopic analysis of a very small volume or region within the cancer. As the number of PRT centres grows, we anticipate that within 10 years BoneOscopy will benefit all patients treated with proton and carbon ions. The objectives of BoneOscopy will be achieved by its interdisciplinary consortium, which brings together six partners from five European countries with key expertise in bioengineering and PRT (DKFZ), medical physics and engineering (CSIC), fast electronics for PRT (LIP), Monte Carlo simulations and clinical PRT experience (THM), turnkey software for high performance medical devices (Cosylab) and EU project management, communication and dissemination (accelCH). If achieved, the proposed science-totechnology breakthrough will have a transformative impact on current cancer treatment by providing a safe, personalised and quantitative measure of daily treatment efficacy, thereby contributing to the global fight against cancer. In summary, BoneOscopy will lead to a significant reduction in the health burden in Europe and worldwide, improved quality of life for patients, reduced costs for healthcare systems and improved sustainability of healthcare.

Mit dem vorliegenden Antrag soll die Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Transkriptomanalyse therapeutisch aktiver Zellen am Beispiel mesenchymaler Stromazellen zwischen der Antragstellerin Prof. Dr.-Ing. habil. Denise Salzig (AG Prozessanalytik und Zellkulturtechnik, Technische Hochschule Mittelhessen) und Dr. Nadja Henke (KIT) etabliert werden. Dieses erste gemeinsame Forschungsprojekt bietet die Möglichkeit, Vorarbeiten für die Einwerbung von öffentlich geförderten Verbundprojekten zu leisten, wobei die Arbeiten zur Prozessentwicklung in der AG Salzig und die Transkriptomik und bioinformatische Analyse von der AG Henke durchgeführt werden. Beide Arbeitsgruppen betreten hier Neuland, da die AG Salzig bisher keine derartigen -omics-Analysen durchgeführt hat und die AG Henke sich bisher auf bakterielle Transkriptomdaten für die biologisch getriebene Skalierung von Bioprozessen konzentriert. Die Forschungsaktivitäten verbinden somit angewandte Forschung mit Grundlagenforschung und sind stark interdisziplinär ausgerichtet. Dies eröffnet eine breitere Möglichkeit der Projektförderung - sowohl bei der DFG, die tendenziell Grundlagenforschung, aber zunehmend auch anwendungsorientierte Forschung finanziell unterstützt, als auch bei alternativen Projektträgern wie dem BMBF und der EU im Gesundheitsbereich. Zudem erhöht es die Attraktivität beider AGs für Unternehmen als Forschungspartner auf Augenhöhe.

In Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Dr. Hans-Georg Zaunick am II. Physikalischen
Institut der Justus-Liebig-Universität wird ein Detektor entwickelt werden, der die
Energieverteilung der Protonen hinter dem heterogenen Lungengewebe misst.
Anschließend wird ein Modell entwickelt werden, dass eine Bestimmung der
Modulationsstärke des Lungengewebes anhand dieser gemessenen Energieverteilung
zulässt. Mithilfe von Monte Carlo Simulationen lässt sich die zu erwartende
Energieverteilung vorhersagen und somit die Anforderungen an den Detektor definieren.

Das menschliche Gehirn ist ein Wunderwerk der Natur, das die Wissenschaft seit jeher fasziniert. Durch moderne Technologie wie die Magnetresonanztomographie (MRT) gelingt es uns heute, das Gehirn in bisher ungekannter Präzision zu erforschen. Diese revolutionäre Technologie ermöglicht es, die Strukturen, Aktivität und Verbindungen zwischen den Gehirnregionen zu beobachten.
Das neue Projekt namens "Brainmapping Technology" hat zum Ziel, hochauflösende Darstellungen der neuronalen Verbindungen im Gehirn zu entwickeln und diese Erkenntnisse in die klinische Anwendung zu überführen. Dies eröffnet enorme Möglichkeiten in der Diagnostik neurologischer Erkrankungen. Durch die genaue Erfassung individueller Gehirnstrukturen und -funktionen können maßgeschneiderte Therapien entwickelt werden, die eine wirksamere Behandlung ermöglichen.
Durch die neuen Erkenntnisse über das Gehirn werden präzisere Diagnosen verschiedener neurologischer Erkrankungen möglich. Dies verspricht eine verbesserte Lebensqualität für Betroffene und eröffnet neue Wege in der medizinischen Forschung.

Im Jahr 2023 wurde das Projekt Epicure bereits durch den FCMH gefördert. Durch die erhaltene Förderung konnten wir das Projekt wissenschaftlich vorantreiben und den Technologietransfer starten. Mit spanischen Kollegen haben wir eine Erfindungsmeldung eingereicht und eine Kooperation aufgebaut. Unsere gemeinsame Projekt- und Patentierungsstrategie wollen wir in unserer Fortsetzungsstudie EpiCure4C weiterfolgen. In Epicure4C wollen wir das Epigenetische Editierens zur gezielten Hemmung von Tumorwachstum weiterentwickeln. Hierfür integrieren wir ein pflanzenbasiertes Enzym unserer spanischen Partner, wodurch wir eine signifikante Verbesserung des Editierens erzielen. In der Verbesserung unserer innovativen Technologie sehen wir hohes Transferpotenzial für die Diagnose und Therapie von Krebs sowie anderer durch epigenetische Veränderungen bedingter Krankheiten.

Krebs und neurodegenerative Erkrankungen sind eine bedeutende gesellschaftliche Herausforderung. Die Weltgesundheitsorganisation prognostiziert einen stetigen Anstieg der beiden Krankheitsbilder, die in den Industrieländern bald die häufigsten Todesursachen zu werden drohen. Es ist hauptsächlich das Fachgebiet der Medizinischen Physik, welches dieser gesellschaftlichen Herausforderung mit wissenschaftlichen Mitteln in Form von Früherkennung und besseren Therapien entgegentreten kann. Daher sollen im Forschungsschwerpunkt ADMIT neue bildgebende und computergestützte Verfahren mit fortschrittlichen therapeutischen Strategien kombiniert werden, um so eine frühzeitige Diagnose und erfolgreiche Therapie zu ermöglichen. Zu diesem Zweck stützt sich ADMIT auf ein hochgradig interdisziplinäres und komplementäres Team von Medizinphysiker*innen und Mediziner*innen, die auf ihrem jeweiligen Wissensgebiet eine führende Stellung einnehmen.

Die Medizinische Physik ist ein schnell wachsendes, vielschichtiges Gebiet an der Schnittstelle von Physik, Medizin, Informatik, Biologie und Biotechnologie. Der Kerngedanke des beantragten LOEWE-Schwerpunkts ADMIT ist, dass durch die Entwick-lung neuer medizinphysikalischer Methoden die bildgesteuerte Therapie verbessert und in einigen Bereichen neu ergründet werden kann. Vornehmlich in den Gebieten Radiologie, Onkologie und Neurologie sollen in den synergetischen Bereichen der Da-tenverarbeitung, Bildgebung und Therapie eine Integration und Umsetzung neuartiger wissenschaftlich tragfähiger Ansätze erfolgen. Dies umfasst das breite Spektrum der therapeutischen Modalitäten in allen wichtigen Formen der modernen Strahlentherapie mit Photonen, Protonen und Kohlenstoffionen. In der Neurologie werden die therapeu-tischen Neuromodulationstechniken bildgebungstechnisch erstmalig neu erschlossen.

Die hierbei zu untersuchenden Bildgebungsmodalitäten umfassen die sich rasch entwickelnden Techniken wie Computertomographie (CT), spektrale Röntgenbildgebung, sowie strukturelle und funktionelle Magnetresonanztomographie (MRT), um neuartige Diagnostik und bildgeführte Therapien in präklinischen und klinischen Anwendungen zu ermöglichen. Der Forschungsschwerpunkt ADMIT befasst sich vornehmlich mit simulationsgestützten Dosis- und Feldberechnungen, maschinellem Lernen, Strah-lungstransportsimulationen, Radiomic und neuen Hardware-Entwicklungen. Es ist eine grundlegende Erforschung multidimensionaler Daten geplant, um verbesserte Therapieabläufe und eine nahtlose Automatisierung von Arbeitsabläufen im Hinblick auf ei-nen effektiven klinischen Einsatz zu ermöglichen. Dadurch wird eine translationale und klinische Forschung mit dem Ziel etabliert, neue Strategien zur Festlegung des opti-malen Therapiekonzepts zum Zeitpunkt der Diagnose und der Behandlungsplanung zu gewährleisten.

Das Vorhaben bündelt zielgerichtet die interdisziplinären und komplementären Expertisen verschiedener Forschender an den drei mittelhessischen Hochschulen THM, UMR und JLU. Ergänzt wird die Forschungsgruppe durch klinische- und Unterneh-menspartner sowie lang jährige internationale THM-Kooperationspartner von der Harvard University, Yale University und University of Pennsylvania. Hierdurch entsteht eine kritische Masse an Forschenden, welche über fundierte, interdisziplinäre For-schungs- und Anwendungserfahrung im Bereich der Medizinischen Physik verfügt. Durch den Forschungsschwerpunkt ADMIT wird in Hessen international sichtbare, kompetitive und gesellschaftlich höchst relevante anwendungsnahe Forschungs- und Entwicklungsarbeit gebündelt und nachhaltig gesichert.

Die Partikeltherapie ist eine innovative Form der Krebsbehandlung, bei der Protonen und Kohlenstoffionen genutzt werden, um zielgerichtet das Tumorgewebe zu schädigen. Eine aktuelle Herausforderung liegt im Verständnis der Strahlenwirkung. Monte Carlo Simulationen sind eine effiziente Methode, die Strahlenwirkung zu beschreiben, indem der Strahlungstransport durch die Zelle exakt modelliert wird. Da die Strahlenwirkung hochkomplex ist, müssen die Codes validiert werden. In diesem Projekt wird der Code Geant4-DNA validiert werden. Zellbestrahlungen werden sowohl am Marburger Ionenstrahl-Therapiezentrum durchgeführt als auch simuliert. Durch einen Vergleich der Ergebnisse kann der Code so optimiert werden, dass er die Zellexperimente und damit die Strahlenwirkung korrekt vorhersagt.

Das wissenschaftliche Vorhabenziel ist die Erarbeitung grundlegender strahlenbiologischer und strahlenphysikalischer Daten und Methoden sowie die Entwicklung neuer Technologien für die 12CPartikeltherapie, die erforderlich sind um die Therapie thorakaler Tumore entscheidend zu verbessern. Mit den strahlenbiologischen Untersuchungen soll geklärt werden, welche DNA-Schadenserzeugung und damit Reparaturprozesse nach Bestrahlung vorliegen, wie durch Targeting der beiden wichtigsten Signalwege eine spezifische Strahlensensibilisierung erreicht werden kann, und wie durch Modulation der Immunreaktionen nach Bestrahlung eine systemische Wirkung der 12C-Ionen bewirkt wird. Mit den dabei gewonnenen Erkenntnissen sollen die Grundlagen für ein neues Konzept einer gezielten lokalen sowie effektiven, systemischen Therapie mittels einer 12C-Ionenbestrahlung geschaffen werden.

Die in den biologischen Projekten erhobenen Daten sollen zur Weiterentwicklung des Local-Effect-Modells (LEM) genutzt werden, um eine solidere Basis für die Berechnung der biologisch effektiven Dosisverteilung bei der Bestrahlungsplanung zu schaffen. Begleitet werden diese Untersuchungen mit neuen Ansätzen der Mikro- und Nano-Dosimetrie. Mit diesen Methoden werden auf Grundlage von Monte-Carlo basierten Simulationen der Teilchentrajektorien auf sub-zellulären Skalen unabhängig vom LEM Daten zur Relativen Biologischen Wirksamkeit gewonnen werden.

Durch eine neuartige Technologie sollen Verfahren etabliert werden, die trotz der beachtlichen Organ- und Tumorbewegung durch Atmung und Schluckakt eine räumlich und zeitlich präzise Dosisapplikation der 12C-Ionen mit hoher Dosis im Tumor und gleichzeitiger maximaler Schonung des Normalgewebes möglich macht. Darüber hinaus werden Methoden entwickelt, die es erlauben werden, die mikroskopischen Inhomogenitäten des Lungengewebes und die damit verbundene Verbreiterung des

Das hier beantragte anwendungsorientierte Projekt InA (Insektenbasierte nachhaltige Aquakultur) baut auf dem Projekt InFeed (Maßgeschneiderte Futtermittel für eine nachhaltige Ernährung) auf, welches den
theoretischen Grundstein der Nutzung regionaler Nebenströme für eine insektenbasierte Fütterungsstrategie von hochwertigen marinen Lebensmitteln (blue food) legte.

Das Projekt InA hat zum Ziel, die in InFeed gewonnenen Ergebnisse im Rahmen eines Referenzprojektes umzusetzen und eine flexible, modulare, skalierbare und smarte Pilotanlage für die nachhaltige Binnenland-Produktion von blue food (Weißbeingarnelen) auf der Basis von regionalen Nebenströmen und unter Nutzung von Futterinsekten (Schwarze Soldatenfliege) zu etablieren. In enger Kooperation mit Partnern aus der Wirtschaft soll eine geschlossene Polykultur-Anlage errichtet werden, die sich an natürlichen biobasierten Stoffkreisläufen orientiert. Diese Plattformtechnologie soll unter zwei Szenarien betrieben werden - einem „high sustainability“ Szenarium (IPCC Mitigation Pathways Compatible with 1,5°C) und einem „moderate sustainability“ Szenarium (IPCC Mitigation Pathways Compatible with 2,0°C).

Die Justus-Liebig-Universität Gießen, die den Verbund koordiniert, etabliert dabei optimale Hälterungs- und Aufzuchtbedingungen für Weißbeingarnelen und koordiniert den Aufbau der Pilotanlage für die nachhaltige Garnelenproduktion. Die Evonik Operations GmbH analysiert und optimiert relevante biogene Nebenströme für die Nutzung als Insekten-Futtermittel. Die Fraunhofer Gesellschaft ist für die nachhaltige Insektenzucht verantwortlich und entwickelt optimierter Futtermittel für die Weißbeingarnele. Die Technische Hochschule Mittelhessen unterstützt das Projekt mit Technologien zum nachhaltigen Abluft- und Abwassermanagement. Die Royal Exclusiv Aquarien - Anlagenbau, Christian Walter GmbH & Co. KG setzt die angestrebten Nachhaltigkeitskriterien im Bereich der smarten Aquakulturtechnik um.

Pädiatrische Magnetresonanztomographie-(MRT-)Untersuchungen stellen eine der größten Herausforderungen in der gesamten klinischen Bildgebung dar. Zum einen sind die kleinen Patienten unkooperativ und die Untersuchungsdauer ist, im Vergleich zu anderen Bildgebungsmodalitäten, sehr lang. Daher erfordert die pädiatrische MRT oft eine längere Anästhesie und erhöht substantiell das Patientenrisiko. Zusätzlich erfordert dieser Sachverhalt spezialisiertes klinisches Personal und erhöht somit die Kosten einer pädiatrischen MRT-Untersuchung. Zum anderen fehlen im MRT-Marktumfeld dezidierte Lösungsstrategien für die spezifischen Belange von pädiatrischen Patienten. Es fehlt an speziell angepassten, modernen Signaldetektoren (MR-Spulen), wodurch die kleinen Patienten mit MRT-Equipment für Erwachsene untersucht werden müssen. Diese Limitation verschlechtert die diagnostische Abbildungsqualität erheblich.

Im Vorhaben soll dieser Sachverhalt gelöst werden, indem Synergien aus hoher MR-Feldstärke (3 Tesla und 7 Tesla), Mehrkanalempfangsdetektoren, neuen Bewegungskorrekturen und Scan-Beschleunigungsmethoden erforscht werden, um die Bildqualität und -geschwindigkeit substantiell zu verbessern.

Über die Entwicklung von standardisierten Verfahren, wie methodisch-systematische Plattformtechnologien, soll die Integration von innovativen Techniken im Translationsprozess bei der Impfstoffproduktion maßgeblich unterstützt werden. Die darüber verkürzte Zeitspanne zur Bereitstellung von neuen Vakzinen kann signifikant dazu beitragen, die sozialen und ökonomischen Auswirkungen bei zukünftigen Epidemien und Pandemien wirkungsvoller zu kontrollieren.

Das LOEWE-Zentrum DRUID wurde 2018 als gemeinsames LOEWE-Zentrum der fünf hessischen Institutionen Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU), Philipps-Universität Marburg (UMR), Goethe-Universität Frankfurt (GUF), Paul-Ehrlich-Institut Langen (PEI) und Technische Hochschule Mittelhessen (THM) gegründet. Für die zweite Förderperiode konnte das Fraunhofer Institut für Translationale Medizin und Pharmakologie (Fraunhofer ITMP) als Mitantragssteller hinzugewonnen worden. DRUID erforscht vernachlässigte und armutsassoziierte Tropenerkrankungen (neglected tropical diseases, NTDs; poverty-related diseases, PRDs). Ziel des Konsortiums ist die Identifizierung von Targets für antiinfektive Therapien parasitärer, viraler oder bakterieller Erkrankungen, die weltweit viele hundert Millionen Menschen betreffen, eine hohe Morbidität und Mortalität besitzen und damit Armutskreisläufe in Gang halten, die wiederum Ursachen für Migration und Vertreibung sind.
Für die meisten der im LOEWE-Zentrum DRUID untersuchten Erreger gibt es nur wenige oder auch gar keine Medikamente; sind solche vorhanden, wurden viele von ihnen in den letzten Jahrzehnten immer häufiger durch Resistenzentwicklungen und z. T. schwere Nebenwirkungen zunehmend obsolet. Die aktuelle Pandemie hat die Lage in Ländern, in denen NTDs und PRDs endemisch sind, noch verschärft, weil die COVID-19 Infektionen und Maßnahmen zur Eindämmung der Pandemie in wirtschaftlich ohnehin stark belasteten Ländern Rezessionen auslösen. Die Bekämpfung von NTDs und PRDs ist deshalb aus humanitären, politischen und ökonomischen Gründen eine Menschheitsaufgabe. Die Herausforderungen durch NTDs wurden in den letzten 10 Jahren im politischen Raum zunehmend erkannt. Sowohl der G7- als auch der G20-Gipfel von 2015 und 2017 und die 73. World Health Assembly, 2020, haben ehrgeizige Ziele zur Bekämpfung von NTDs verabschiedet. Besonders die von der World Health Assembly verabschiedete Road Map zeigt wichtige neue Entwicklungen bei der Bekämpfung von NTDs auf.1 Einige NTDs wurden in den vergangenen 10 Jahren sehr erfolgreich bekämpft. So steht z.B. die Dracunculiasis kurz vor der Ausrottung, die lymphatische Filariose und das Trachom sind als öffentliche Gesundheitsprobleme in 17 bzw. 10 Ländern eliminiert worden; die jährliche Zahl der Fälle von menschlicher afrikanischer Trypanosomiasis ist von mehr als 7000 im Jahr 2012 auf weniger als 1000 im Jahr 2019 gesunken. Diese Erfolge zeigen auch die Wirkung der Abstimmung der Arbeit von Regierungen mit der von Nicht-Regierungsorganisationen und haben in den letzten Jahren zu zwei wichtigen Erkenntnissen geführt: (i) NTD-Interventionen gehören zu den besten Investitionen im Bereich der globalen öffentlichen Gesundheit und bringen den Betroffenen einen geschätzten Nettonutzen von etwa 25 US-Dollar pro in präventive Chemotherapie investiertem Dollar; und (ii) NTDs dienen als wichtiger Indikator für die Identifizierung von Ungleichheiten bei den Fortschritten auf dem Weg zu einer flächendeckenden Gesundheitsversorgung und einem gerechten Zugang zu Gesundheitsdienstleistungen.
Allerdings zeigen sich auch Entwicklungen, die das Erreichte gefährden: Unvorhergesehene Umstände wie Pandemien, lokale Epidemien, politische Instabilität, Migration, Folgen des Klimawandels und antimikrobielle Resistenzen können die bestehende Komplexität verschärfen und zusätzliche Maßnahmen zur Abmilderung erfordern.

In den letzten Jahren sind Schadinsekten im Heidelbeeranbau zunehmend zu einem ernsthaften, ökonomischen Problem mit Millionenschäden für die Anbauer geworden. Oberirdisch schädigt besonders die sog. „Kirschessigfliege“ Drosophila suzukii, die ihre Eier in die reifen Früchte legt. Diese sind dann, gut vor chemischen Insektiziden geschützt, Brutstätte einer neuen Fliegengeneration und für den Handel unbrauchbar. Im Boden führen die Larven des gefurchten Dickmaulrüsslers und die sog. „Engerlinge“ durch ihren Fraß an den Wurzeln zum Absterben ganzer Heidelbeerreihen. Diese müssen dann kostenintensiv durch Jungpflanzen ersetzt werden, die zudem erst in 10 Jahren einen stabilen Ertrag liefern. Durch den Wegfall vieler chemischer Insektizide und den Wunsch des Marktes nach rückstandsfreier Ware verknappen sich die Kontrollmöglichkeiten der Insekten zusehends. Wirksame biologische Präparate sind in ihrer Anwendung oft unzuverlässig, teuer und zeitaufwendig. Kürzlich wurden neue Virenstämme spezifisch gegen D. suzukii isoliert, die eine Kontrolle aussichtsreich erscheinen lassen. Jedoch büßen die Viren unformuliert bereits nach kurzer Zeit ihre Wirksamkeit ein. Zudem bedarf es eines angepassten Applikationsverfahrens, um die Viren auf die Pflanzen aufzubringen und die Wirkung im Darm des Insektes gewährleisten zu können. Zur Bekämpfung des gefürchten Dickmaulrüsslers und von Engerlingen im Boden ist eine maßgeschneiderte Attract-and-Kill Strategie basierend auf einem neuartigen Granulat, erfolgsversprechend. Die Larven werden im Boden von einer geeignete Lockkomponente angelockt und dann durch eine Kill-Komponente, einem insektenpathogenen Pilz, sicher abgetötet. Daher ist das Gesamtziel des Projektes „HOPE“ der ober- und unterirdische Schutz von Heidelbeeren mittels einer effektiven Sprühapplikation basierend auf einer neuartigen Virusformulierung und einer innovativen Bodenformulierung basierend auf dem Attract-and-Kill Prinzip, mit einem Nutzpilz als Kill-Komponente.

Im Teilvorhaben werden Lösungsstrategien entwickelt, um eine hochbeschleunigte Bildgebung der Magnetresonanztomographie (MRT) während einer robotisch assistierten Gelenkbewegung praxistauglich zu implementieren. Mit gegenwärtig existierenden MR-Aufnahmetechniken verschmieren die MRT-Bilddaten, sobald sich der Patient während der Aufnahme bewegt. Durch im Teilvorhaben speziell zu entwickelnde sogenannte MRT-Multikanal-Empfangsdetektoren kann mit geeigneten Bildrekonstruktionsalgorithmen eine enorme Beschleunigung der MR-Datenakquisition erreicht werden. Durch geschickte Kombination einer geschwindigkeitskontrollierten assistierten Bewegungsführung, z.B. des Fußgelenks, mit der beschleunigten Aufnahmetechnik, lassen sich Bilder erzeugen, die keine Verschmierungsartefakte mehr aufweisen. Dadurch entstehen erstmals sogenannte Real-Time- Aufnahmen (Videos) der Gelenke und der umliegenden anatomischen Strukturen mit einer hohen diagnostischen Abbildungsqualität. Die Implementierung der beschleunigten MR-Bildgebung mittels der Entwicklung innovativer MRT-Multikanal-Empfangsdetektoren stellt für dieses Teilvorhaben eine Schlüsseltechnologie dar.

Durch eine evidenzbasierte Entwicklung und exemplarische Implementierung geeigneter Interventionen sollen medizinisch-pflegerisch nicht indizierte Verlegungen Sterbender in andere Versorgungsettings signifikant reduziert und damit die Versorgungsqualität in der letzten Lebensphase deutlich verbessert werden. Dies impliziert positive Auswirkungen auf das Patientenwohl bzw. die erreichte Versorgungsqualität Sterbender (a), die psychosoziale Belastung deren Familie und der versorgenden Helfer (b) und auf die entstehenden Kosten (c). Durch die Handreichungen für die Versorgungspraxis, vertragsrechtliche Umsetzungsvorschläge und technologische Plattform (IuK-Lösung) ist es möglich, die Projektergebnisse zu sichern und bundesweit zu transferieren (d).

Die weltweite Bedeutung armutsassoziierter und vernachlässigter Tropenerkrankungen, wie z.B. Dengue-Fieber und Chikungunya, Ebola- und Zika-Virusinfektionen aber auch Leishmaniose, Trypanosomiasis und Schistosomiasis, wird in Deutschland und vielen anderen Industrienationen zunehmend erkannt. Mehr als eine Milliarde Menschen in 149 Ländern der Welt leiden unter Neglected Tropical Diseases (NTDs), die durch Infektionserreger (Viren, Bakterien, Parasiten oder Pilze) verursacht werden. NTDs können hochakute lebensbedrohliche Verlaufs-formen nehmen, führen aber oft auch zu schweren chronischen Erkrankungen. Ihre Bekämpfung ist daher aus medizinischer und humanitärer Sicht eine zwingende Notwendigkeit, leistet aber gleichzeitig einen entscheidenden Beitrag zur Unterbrechung von Armutskreisläufen, die nicht nur Infektionsrisiken erhöhen, sondern auch zu existenzbedrohenden Lebensumständen, sozialer Ungerechtigkeit, Gewaltbereitschaft und Migration führen. Gleichzeitig können politische Instabilität, Gewalt, Verschleppung, Migration und Mobilität sowie klimatische Veränderun-gen die Verbreitung von NTDs begünstigen. Zudem gibt es für die meisten NTDs zu wenige wirksame Medikamente, viele der derzeit eingesetzten Wirkstoffe haben schwere Nebenwirkun-gen, und Resistenzen sind entweder bereits manifest oder drohen mittelfristig aufzutreten.
In der hier vorgelegten LOEWE-Initiative der hessischen medizinführenden Universitäten sowie des Paul-Ehrlich-Instituts (PEI) und der Technischen Hochschule Mittelhessen sollen dringende Fragen zur Identifikation und Charakterisierung potenzieller Zielmoleküle für die Entwicklung von Wirkstoffen, Vakzinen und Diagnostika gegen armutsassoziierte und vernachlässigte Infektionskrankheiten adressiert werden. Über 40 WissenschaftlerInnen haben sich in über 30 interdisziplinären Forschungsprojekten zusammengefunden, um die in Hessen vorhandenen Kapazitäten und Expertisen auf diesem Gebiet synergistisch zu bündeln. Im Rahmen von DRUID werden in fünf Projektbereichen Targets (Zielmoleküle) aus Transkription /Translation, zytosolische und membranassoziierte Targets sowie Targets in Wirten und Vektoren adressiert. Da die vorgeschlagenen Projekte hohes Translationspotenzial haben, sind sehr konkret die enge Kooperation mit Partnern aus der Wirtschaft und der Weg in die Anwendung vorgesehen. Um der Komplexität des Themas gerecht zu werden und effiziente Vernetzungsstrukturen aufzubauen, sind weitere Partner auf (inter)nationaler Ebene eingebunden. In diesem Sinne geht die Initiative explizit auch auf die Empfehlungen der G7-Wissenschaftsakademien zu NTDs ein, deren Bedeutung von den Staats- und Regierungschefs der G7-Länder im Juni 2015 hervorgehoben wurde. Sie unterstützt zudem die Forderungen der WHO, NTDs bis zum Jahre 2020 deutlich einzudämmen. Der Antrag stellt somit eine Reaktion von Wissenschaft und Wirtschaft auf die sich im politischen Raum verdichtenden Fragen dar.
Die Infektions- und Wirkstoffforschung in Hessen blickt auf eine lange Tradition zurück und ist in den strategischen Planungen der beteiligten Institutionen, u.a. durch das aktive Betreiben des BSL4-Labors in Marburg, fest verankert. Sie wird untermauert durch eine überdurchschnittliche Anzahl an Verbundprojekten, die LOEWE-Schwerpunkte und -Zentren, BMBF-, EU-, Wellcome-Trust- und DFG-Projekte genauso einschließen wie Erfolge in der Exzellenzinitiative und die Beteiligung an den Deutschen Zentren für Infektions- bzw. Lungenforschung (DZIF, DZL). Auf Anregung des hessischen Wirtschaftsministers Tarek Al-Wazir wird das Thema NTDs im Rahmen der Initiative Gesundheitsindustrie Hessen (IGH) intensiv bearbeitet. Das LOEWE-Zentrum DRUID wäre daher ein Resultat der konsequenten Entwicklung der infektionsbiologischen Forschung in Hessen, würde aber auch ein einzigartiges nationales Verbundprojekt mit internationaler Strahlkraft darstellen.