Frühdiagnose der chronisch-obstruktiven Lungenerkrankung COPD mittels Biomarker basierend auf Zellen des adaptiven Immunsystem

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen Behr; Professor Dr. Ali Önder Yildirim, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Pneumologie,Thoraxchirurgie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 533332905

Die chronisch-obstructive Lungenerkrankung (COPD) ist durch chronisch verengte Atemwege charakterisiert. Sie ist derzeit die weltweit dritthäufigste Todesursache und ihr Prävalenz in Europa wird bis zum Jahr 2060 weiter steigen. Die bedeutendsten Risikofaktoren stellen Luftschadstoffe dar, in Besonderheit die Inhalation von Tabakrauch, aber auch andere Verbrennungsprodukte und Umweltgifte spielen eine Rolle. Dem entsprechend sind Lifestyle-Faktoren von eminenter Bedeutung für die Entstehung der COPD. Drei zentrale pathopysiologische Mechanismen wurde für die Tabakrauch-induzierte COPD identifiziert: 1. Chronische Entzündung 2. Zerstörung der Alveolarwandstruktur 3. Dysregulation des Lungenkreislaufs. Diese werden durch das Immunsystem wesentlich mit gesteuert. In diesem Zusammenhang wurden bisher Lymphozyten besonders eingehend untersucht. Trotz eingehender Untersuchungen insbesondere der Lymphozyten ist es bisher nicht gelungen Lymphozyten-basierten Biomarker oder Therapieansätze zu etablieren. Entsprechend unserer Hypothese wird eine vertiefte Phänotypisierung der Lymphozyten sowohl in der Frühphase als auch bei fortgeschrittener, schwerer COPD wesentlich dazu beitragen, drängende klinische Probleme im Management und in der Therapie von COPD-Patienten zu lösen. Darüber hinaus kann die Lokalisation der Lymphozyten in bestimmten anatomischen Nischen den Zusammenhang zwischen spezifischen Lymphozyten Populationen und unterschiedlichen Krankheitsmanifestationen herstellen und so klären, wie die Immundysregulation die zentralen pathophysiologischen Prozesse auslöst. Durch die Analyse der klonalen Zusammensetzung der Lymphozytenpopulation wird zudem erforscht, wie sich diese über die Progressionsstadien der COPD entwickeln. Zusätzlich sollen Autoimmun-Rezeptoren identifizieren werden, die zu Autoimmunreaktionen in der Lunge führen und ebenfalls am Krankheitsgeschehen beteiligt sind. Unser Projekt vereint klinische Studien an definierten COPD Patienten mit ex vivo Experimenten in einem etablierten Mausmodell der Tabakrauchexposition unter Anwendung von hochrangigen genetischen Technologien und Computer-gestützter Analyse. Wir werden das Transcriptom und das Oberflächen-Proteom von Lymphozytenpopulationen sowie deren Rezeptorrepertoire im Mausmodell analysieren und an definierten Patientenkohorten mit früher und fortgeschrittener COPD validieren, wobei auch die räumliche Verteilung im Lungengewebe und Präsenz der Lymphozyten im Blut untersucht wird. Schließlich werden wir eine Auswahl von klinisch relevanten Lymphozytenpopulationen erstellen und deren Funktionen und zelluläre Interaktionen in Gewebeverbund der Lunge und im Blut charakterisieren. Diese umfassende Charakterisierung des immunologischen Mikroenvironments soll letztlich darin münden Lymphozyten basierte Biomarker zu identifizieren und zu definieren, die auch pharmakotherapeutisch adressierbar sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen