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Forschungsbereiche des Fachbereichs Medizin

Infektionsbiologie – Immunologie – Tumorbiologie

Seit Emil von Behring ist die Untersuchung von Immunmechanismen und der Rolle von Immunzellen in der Entstehung und Entwicklung von Krankheiten und ihrer Bedeutung für die Therapie ein übergreifendes Forschungsfeld der grundlagenbezogenen und klinischen Forschung in Marburg mit dem Zentrum für Tumor- und Immunbiologie (ZTI), dem Biomedizinischen Forschungszentrum (BMFZ) und dem BSL-4 Labor.

Heute gilt unsere Forschung nicht mehr allein den bakteriell und viral bedingten Infektionserkrankungen mit gegenwärtigen Schwerpunkten auf emergenten Infektionskrankheiten (Koordination des DZIF-Bereichs), infektionsbedingten Lungenerkrankungen sowie pathogenen RNA-Viren (wie Ebola-, Influenza- und Coronaviren). Von ähnlicher Bedeutung für den Forschungsschwerpunkt sind nicht-infektionsbedingte inflammatorische Erkrankungen wie Autoimmunität (COPD, Pemphigus), Allergien (Asthma) und Krebs.

Von besonderer Bedeutung für die aktuelle Entwicklung des Schwerpunkts ist die in den vergangenen Jahren erfolgte Verschmelzung der immun- und tumorbiologischen Forschung, angestoßen durch den LOEWE-Schwerpunkt Tumor und Entzündung und den Bau des ZTI. Der Fokus liegt hier auf tumorimmunologischen Prozessen sowie der Kommunikation von Tumor- und Immunzellen in der Tumor-Mikroumgebung. Dabei stehen Pankreas-, Ovarial- und Mammakarzinom sowie Leukämien im Vordergrund. 

Tumorforschung: Grundlagenwissenschaftliche, translationale und klinische Forschungsaktivitäten 

Die Forschungsaktivitäten der Tumorforschung haben zum Ziel, den Beitrag von Entzündungsprozessen und von Immunzellen für die Pathogenese von Krebserkrankungen besser zu verstehen.

Die Tumormikroumgebung (TME) enthält sowohl Tumorzellen als auch andere Komponenten wie Blutgefäße, extrazelluläre Matrix, Stromazellen und Zellen des angeborenen (Makrophagen, neutrophile Granulozyten, Mastzellen, myeloische Suppressorzellen, dendritische Zellen und NK-Zellen) und des adaptiven Immunsystems (T- und B-Zellen). Die Kommunikation dieser Zellen beeinflusst das Tumorwachstum, die Metastasierung und das Ansprechen auf die Therapie. Unsere Vision ist es, mit diesem Ansatz zur Entwicklung neuer Therapien beizutragen   

Die Zusammensetzung des TMEs variiert in verschieden Tumorarten und auch innerhalb einer Tumorentität und kann sowohl pro- als auch antitumoral wirken. Grundlegende Erkenntnisse über das komplexe Zusammenspiel zwischen Tumorzellen und nicht-malignen Zellen im TME sind wichtig, um neue therapeutische Ziele und potentielle Biomarker zu identifizieren. Ein Fokus der Forschung ist die Entschlüsselung von entzündungsassoziierten autokrinen und parakrinen Signalwegen der Zellen im TME, sowie ihr Einfluss auf das Tumorsekretom. Die Rolle des Sekretoms (Zytokine, lösliche Faktoren, Metabolite und extrazelluläre Vesikel) für die Tumorprogression wird untersucht. In diesem Kontext untersuchen wir, wie die genetisch instabilen Krebszellen mit ihrer zellulären Umgebung, insbesondere dem Immunsystem, interagieren. Diese Interaktionen können epigentische Veränderungen und fehlregulierte Genexpression zur Folge haben und ein immunsupprimiertes, tumorförderndes Mileu schaffen. 

Die Tumorentitäten des Schwerpunkts umfassen Pankreas-, Ovarial- Lungen- und Mammakarzinom sowie Leukämien. Diese verschiedene Entitäten integrierende Forschung soll dazu beitragen, molekulare Mechanismen mit gemeinsamen oder kontextspezifischen Funktionen bei der entzündungsbedingten Tumorprogression im Hinblick auf die anti-Tumor Immunantwort, Migration/Invasion und das Therapieansprechen besser zu verstehen. Im Bereich der translationalen Forschung liegt der Fokus auf Immuntherapien, insbesondere zellulären Therapien wie T-und NK-CARs und der Überwindung von TME-basierten Resistenzen. 

Die Forschung an der Universität Marburg ist interdisziplinär und bringt Expertinnen und Experten aus verschiedenen Bereichen zusammen, darunter Immunologie, Molekularbiologie, Onkologie und Bioinformatik. Kooperationen mit nationalen und internationalen Institutionen sowie Industriepartnern ermöglichen die Umsetzung grundlegender Forschungsergebnisse insbesondere im Feld der Signalmodulatoren in klinische Anwendungen. Besonders in der Leukämieforschung ist die Verzahnung zwischen Laborforschung und innovativer Behandlungsstrategie im Carreras Leukämie Centrum bereits gelungen. In der Vergangenheit wurden therapieverändernde Studien aus dem Labor in die onkologische Praxis umgesetzt, beispielsweise im Rahmen der weltweit größten multizentrischen MALT-Lymphomstudie oder der SORMAIN Studie (link: Hämatologie, Onkologie und Immunologie).

In der translationalen Forschung zum Pankreaskarzinom werden, eingebunden in nationale und internationale Forschungsinitiativen und -verbünde, neue Ansätze zur Tumor-Früherkennung, zur Vorhersage von individuellem Therapieansprechen und zur Abschätzung von Rezidivrisiko nach Therapie entwickelt. Marburg ist darüber hinaus überregional ein wichtiges Zentrum für Forschungsprojekte zu selteneren Tumoren der Bauchspeicheldrüse, sogenannten Neuroendokrinen Neoplasien (NENs). Hier steht die Entwicklung und Validierung neuer diagnostischer und therapeutischer Verfahren sowie die Entwicklung und Testung von prädiktiven und prognostischen Biomarkern im Fokus (link: Gastroenterologie, Endokrinologie, Stoffwechsel und Klinische Infektiologie).

 Von besonderer Bedeutung für die aktuellen Entwicklungen ist die in den vergangenen Jahren erfolgte Verbindung der immun- und tumorbiologischen Forschung, angestoßen durch den LOEWE-Schwerpunkt Tumor und Entzündung und den Bau eines neuen Forschungsgebäudes „Zentrum für Tumor- und Immunbiologie“. Eine weitere entscheidende Voraussetzung für die Entwicklung des Forschungsprogramms ist der Aufbau von Biobanken mit ex-vivo Tumormodellen (Beispiel Figure 1) und der Aufbau von state-of-the-art Core Facilities. 

 Die Marburger Gruppen sind in das Universitäre Centrum für Tumorerkrankungen (https://www.uct-frankfurt-marburg.de) eingebunden, das von der Deutschen Krebshilfe als "On­kologische Spitzenzentren" gefördert wird.

 Im Bereich der Nachwuchsförderung wird der Schwerpunkt durch interdisziplinäre MSc-Studiengänge und Schwerpunktcurricula im Studiengang Humanbiologie beziehungsweise der Humanmedizin vertreten. Das Graduiertenkolleg GRK2573, bietet ein strukturiertes Programm für grundlagenwissenschaftliche und medizinische Promovierende an. 

 

Verbundprojekte (Sprecherschaft Marburg):

  • FOR 2497: Pemphigus - from pathogenesis to therapeutics (2017 ...)
  • KFO 325: Tumor-microenvironment interactions in pancreatic cancer  (2018 ...)
  • GRK 2573: The inflammatory tumor secretome  (2020-)
  • PREDICT-PACA: Integrated Biopsy-Based Approach to Predict Response to Chemotherapy for Patients with Stage IV Pancreatic Cancer (2021 ...)
  • ERA PerProGlio: Integrative personal omics profiles in glioblastoma recurrence and resistance  (2019 ...) 

Weitere Forschungsverbünde mit Marburger Beteiligung

  • LOEWE iCANx
  • Deutsches Zentrum für Lungenforschung 

 Laufende Klinischen Studien

Koordinierungszentrum für Klinische Studien:

 Links zu beteiligten Instituten

Zentrum für Tumor- und Immunbiologie 

Verbundprojekte mit immun- und infektionsbiologischen Themen inkl. Tumorbiologie

DFG-Verbundprojekte unter Marburger Leitung

Andere Verbundprojekte unter Marburger Leitung / Koordinierung

  • ERA COSYSMED COPD: Systems Medicine-based clinical decision support for COPD patients (2018 ...)
  • LOEWE Diffusible Signals  (Sprecher: Prof. Dr. Bernd Schmeck)

Weitere Forschungsverbünde

Neurowissenschaften

Die Neurowissenschaften am Fachbereich Medizin der Philipps Universität Marburg sind in eine exzellente standortübergreifende Forschungslandschaft eingebettet. Sie sind zusammen mit der Justus-Liebig-Universität Gießen und der Technischen Universität Darmstadt integriert in das Center for Mind, Brain and Behavior (CMBB), einem national und international sichtbaren inter- und transdisziplinären neurowissenschaftlichen Forschungsnetzwerk (https://www.uni-marburg.de/de/forschung/profil/profilbereiche/geist-gehirn-verhalten). 

 Grundlagenwissenschaftliche, translationale und klinische Forschungsschwerpunkte im Bereich der Neurowissenschaften sind eng aufeinander abgestimmt. Sie liegen in den Bereichen der affektiven und psychotischen Störungen, des Parkinson, der Epilepsie und der neuralen Entwicklungsstörungen. Sie werden durch spezialisierte Institute, Zentren und Netzwerke sowie technologische und methodische Schwerpunkte unterstützt. Dazu gehören z.B. das Institut für Autismusforschung und -Therapie (MarIAT), die Parkinson Netzwerk Allianz Marburg (PANAMA,), das Epilepsie-Zentrum Hessen und das Spina-Bifida-Zentrum Marburg.

Wichtige Forschungsbereiche sind die Charakterisierung von neuronalen Netzwerken und deren Pathologien (z.B. Bewegungsstörungen, Psychiatrische Erkrankungen und Epilepsien). Sie werden über hoch innovative Technologien (High-density-EEG, TMS, fTCD, invasiven kortikalen und subkortikalen in-vivo Ableitungen, Schlaf- und Mikroschlafanalyse, tiefe Hirnstimulation) analysiert und in die klinische Anwendung gebracht. Ein spezieller Schwerpunkt liegt im Neuroimaging und der bildgebenden Diagnostik (strukturellen und funktionellen Konnektivität, funktionellen MRT, Radiomics- und Imaging Biomarker Forschung) für den akuten Schlaganfall sowie der mikroinvasiven Therapie von Hirngefäßerkrankungen. Neueste MRT-Techniken der klinischen Forschung stehen in der Core Facility für Neuroimaging  zur Verfügung. 

Ein besonderer Fokus liegt auf der Etablierung neuer interdisziplinärer neurowissenschaftlicher Forschungsschwerpunkte z.B. in der Otologie, wo neue multimodale Therapiemöglichkeiten bei Hörverlust entwickelt werden, oder in der Spina-Bifida Forschung.

Die interdisziplinäre Vernetzung mit den anderen Forschungsschwerpunkten des Fachbereichs Medizin, insbesondere der Onkologie, der Infektionsbiologie und der Immunologie, bieten zudem exzellente klinische und wissenschaftliche Möglichkeiten.  So ist die Neuro-Onkologie ins Comprehensive Cancer Center (CCC) integriert und befasst sich mit der Erforschung invasiver Hypophysentumore, Gliome und Lymphangiome mit innovativen molekularbiologischen und medizintechnischen Methoden (intraoperativen Bildgebung, Augmented Reality und multimodalen Funktions- und Metabolismus-Analysen).  Transdisziplinäre Projekte im Bereich der Infektionsbiologie und der Immunologie fokussieren sich auf Multiple Sklerose, LongCovid und der Myalgische Enzephalomyelitis / Chronisches Fatigue-Syndrom (ME/CFS). 

 Fachbereichsübergreifende Forschungsschwerpunkte mit der Biologie, der Physik, der Pharmazie und der Psychologie liegen auf der Erforschung molekularer und zellulärer Mechanismen der Hirnentwicklung und -funktion. Spezifische Schwerpunkt liegen dabei auf krankhaften Veränderungen von Ionenkanälen und der Analyse von Regulatoren der neuronalen Morphologie und von Verhaltensmustern.

 Der steigenden Bedeutung der Digitalisierung in der Medizin und der Künstlichen Intelligenz in der Analyse wissenschaftlicher Daten in den Neurowissenschaften folgend, hat der Fachbereich Medizin diesen Bereich mit der Gründung des Instituts für Künstliche Intelligenz in der Medizin und dem Institut für Digitale Medizin sowie der Etablierung der Nachwuchsprofessur in „Computational Psychiatry“ gezielt aufgebaut. Er ist damit zentral in das fachbereichsübergreifende interdisziplinären Marburger Zentrum für Künstliche Intelligenz und Digitalisierung in der BioMedizin (KID BioMED) und in das fakultätsübergreifende LOEWE-Zentrum Dynamic (Fachbereiche Medizin und Psychologie der Philipps Universität Marburg und der Goethe Universität Frankfurt, sowie der Fachbereich Informatik der TU Darmstadt) integriert.

 Im Bereich der Nachwuchsförderung wird der Schwerpunkt Neurowissenschaften durch zwei interdisziplinäre MSc-Studiengänge mit Fokus auf den  zellulären bzw. systemischen Neurowissenschaften und durch ein neues neurowissenschaftliches strukturiertes Promotionsprogramm für Medizinstudierende (StrukMed) unterstützt. 

 

Kliniken und Institute mit Schwerpunkten in den Neurowissenschaften am Fachbereich Medizin in Marburg:

Kliniken: Neurologie, Psychiatrie und Psychotherapie,  Neuroradiologie, Neurochirurgie, HNO, Augenklinik, Kardiologie & Angiologie, Geburtshilfe, Kinder und Jungendpsychiatrie, Pädiatrie 

 Institute: Physiologie und Pathophysiologie, Neurophysiologie, Anatomie und Zellbiologie, Neuropathologie, Künstliche Intelligenz in der Medizin, Digitalisierung in der Medizin 

  Preise und Stipendien

Heisenberg Professur (Prof. Benjamin Straube)

   Laufende Verbundprojekte unter Marburger Leitung

  • FOR 2107: Neurobiology of affective disorders (2014-2023)
  • ERANET PerMed (Marburg Koordination): PerProGlio, Integrative Personal Omics Profiles in Glioblastoma Recurrence and Therapy Resistance (2019-2023)
  • IRTG 1901: The Brain in Action (Ltg. FB Physik, 2013-2024)*
  • BMBF ASD-Net: Autism spectrum disorder across the lifespan (2015-2022)
  • HMWK DYNAMIC (2024-2028)
  • Gemeinsamer Bundesausschuss / Innovationsausschuss EVAS: Frühes, valides und    reliables Screening von Autismus (2020-2024)
  • Gemeinsamer Bundesausschuss / Innovationsausschuss: PARKPROREACTDigitales Vernetzung und Früherkennung bei M. Parkinson (2023-2027)
  • LOEWE Schwerpunkt ADMIT (2024-2028)
  • Era-Net Neuron Projekt „ResilNet“ (2024-2026)
  • FOR 5046: SLC 26 Transporter (2020 ...)

 Beteiligung an laufenden Verbundprojekten 

  • TRR 135: Cardinal mechanisms of perception (2014-2026.)
  • TRR 289: Treatment expectation (2021-2025)
  • BMBF BIPOLIFE, BMBF PROTECT-AD, EU PSYSCAN
  • BMBF ESCAlife: Evidence-based Stepped Care of ADHD along the life-span (2015-2023)
  • BMBF ProHEAD: Promoting Help-seeking using E-technology for Adolescents (Förderung des Hilfesuchverhaltens von Kindern und Jugendlichen durch den Einsatz neuer Medien) (2018 – 2023)
  • BMBF NEOCYST: Network for Early Onset Cystic Kidney Diseases, SP2.3: Erweiterte Autismus-Diagnostik und neuropsychologische Untersuchung bei NEOCYST-Patienten (2019-2025)
  • Innovationsfond CHIMPS-NET: Kinder und Jugendliche mit psychisch kranken und suchtkranken Eltern - Children of mentally ill parents – network (2020-2023)
  • HMWK Clusterprojekt TAM: The Adaptive Mind (2021-2024)
  • LOEWE-Zentrum CePTER: (2019-2023)
  • LOEWE-Zentrum DYNAMIC (2024-2027)

Laufende Klinischen Studien

Publikationen  

 Nenadić I, Meller T, Evermann U, Pfarr JK, Federspiel A, Walther S, Grezellschak S, Abu-Akel A. Modelling the overlap and divergence of autistic and schizotypal traits on hippocampal subfield volumes and regional cerebral blood flow. Mol Psychiatry. 2023 Oct 27. doi: 10.1038/s41380-023-02302-w. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37891246/)

 Stein F, Gruber M, Mauritz M, Brosch K, Pfarr JK, Ringwald KG, Thomas-Odenthal F, Wroblewski A, Evermann U, Steinsträter O, Grumbach P, Thiel K, Winter A, Bonnekoh LM, Flinkenflügel K, Goltermann J, Meinert S, Grotegerd D, Bauer J, Opel N, Hahn T, Leehr EJ, Jansen A, de Lange SC, van den Heuvel MP, Nenadić I, Krug A, Dannlowski U, Repple J, Kircher T. Brain Structural Network Connectivity of Formal Thought Disorder Dimensions in Affective and Psychotic Disorders. Biol Psychiatry. 2023 May 18:S0006-3223(23)01297-0. doi: 10.1016/j.biopsych.2023.05.010. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37207935/)

 Brosch K, Stein F, Schmitt S, Pfarr JK, Ringwald KG, Thomas-Odenthal F, Meller T, Steinsträter O, Waltemate L, Lemke H, Meinert S, Winter A, Breuer F, Thiel K, Grotegerd D, Hahn T, Jansen A, Dannlowski U, Krug A, Nenadić I, Kircher T. Reduced hippocampal gray matter volume is a common feature of patients with major depression, bipolar disorder, and schizophrenia spectrum disorders. Mol Psychiatry. 2022 Oct;27(10):4234-4243. doi: 10.1038/s41380-022-01687-4.( https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35840798/)

 Yang Y, Lueken U, Richter J, Hamm A, Wittmann A, Konrad C, Ströhle A, Pfleiderer B, Herrmann MJ, Lang T, Lotze M, Deckert J, Arolt V, Wittchen HU, Straube B, Kircher T. Effect of CBT on Biased Semantic Network in Panic Disorder: A Multicenter fMRI Study Using Semantic Priming. Am J Psychiatry. 2020 Mar 1;177(3):254-264. doi: 10.1176/appi.ajp.2019.19020202. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31838872/)

 Kircher T, Bröhl H, Meier F, Engelen J. Formal thought disorders: from phenomenology to neurobiology. Lancet Psychiatry. 2018 Jun;5(6):515-526. doi: 10.1016/S2215-0366(18)30059-2. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29678679/)

Schneider F, Duong TA, Metz I, Winkelmeier J, Hübner CA, Endesfelder U, Rust MB (2021). Mutual functional dependence of cyclase-associated protein 1 (CAP1) and cofilin1 in neuronal actin dynamics and growth cone function. Prog Neurobiol 202:102050. DOI: 10.1016/j.pneurobio.2021.102050 (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30962377/)

Kepser LJ, Damar F, De Cicco T, Chaponnier C, Proszynski TJ, Pagenstecher A, Rust MB (2019). CAP2 deficiency delays myofibril actin cytoskeleton differentiation and disturbs skeletal muscle architecture and function. Proc Natl Acad Sci USA 116(17):8397-8402. DOI: 10.1073/pnas.1813351116  (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33845164/)

Core Facilities: Gerätezentren mit Experten-Teams

 Molekulare Analytik
Genomics, Lipidomics / MassSpec, Med. Chemie
Protein-Spekroskopie, Proteomics (mit FB Chemie).
Zelluläre Analytik
Multiphotonen- und Spinning-Disc-Mikroskopie,
FACS, Laser-Mikrodissektion
Kleintier-Imaging
7T-MRI, PET/SPECT, X-ray,
Multispektral-Analyse, Ultraschall
Andere
Brain Imaging (3T-MRI),
Biobank (CBBMR), KKS, BSL-4

 

Koordinierungszentrum für Klinische Studien Marburg
(mit Außenstelle in Gießen)

Ausgewählte Beispiele für Beiträge zum therapeutischen Fortschritt aus den Jahren 2009 – 2019

Konfirmatorische Phase III-Studien

Akute und chronische myeloische Leukämie Blood 2018 Leukemia 2015
Gastrointestinale neuroendokrine Tumoren J Clin Oncol 2009
Ovarialkarzinom   N Engl J Med 2019; Lancet Oncol. 2016
Keimzelltumoren   J Clin Oncol 2012
Adrenocorticales Karzinom N Engl J Med. 2012
COPD   N Engl J Med 2011
Morbus Parkinson N Engl J Med. 2013 & 2006
Anorexia Nervosa The Lancet 2014

Phase I / II - Studien

Allergisches Asthma und RNAzymes N Engl J Med 2015
Pemphigus vulgaris Carrier-basierte Immuntherapie
Impfstoffentwicklung RNA-Viren

Entwicklungsgebiete und neue Zukunftsfelder

Digitale Medizin und Versorgungsforschung

  • Kooperation mit Campus Fulda
  • BMBF-Initiative Medizininfomatik: Standort im Netzwerk MIRACUM
  • Erste W3-Professur für KI in der Medizin (2020)
  • Kooperation mit FB Mathematik und Informatik