Diese wissenschaftliche Arbeit zur Lungenfibrose wird für die zukünftige Entwicklung von Therapien einen wichtigen Beitrag leisten: Janine Gote-Schniering (links) und Niklas Lang (rechts), beide ehemalige DZL Academy Fellows, untersuchten am sogenannten Precision-Cut-Lung-Slice-Modell (PCLS), inwieweit an gesunden menschlichen Lungengewebsschnitten Fibrose-Vorgänge eingeleitet werden können. Zudem rekapitulierten die beiden Nachwuchs-Wissenschaftler mit aufwendiger Einzelzellgenomik und KI-gestützten Analysen zentrale Fibrose-Mechanismen auf Einzelzellebene.
Die Deutsche Gesellschaft für Pneumologie und Beatmungsmedizin (DGP) zeichnete die Arbeit jetzt mit dem Pneumologie-Forschungspreis 2024 als beste grundlagenwissenschaftliche Arbeit aus. Er ist mit 10.000 Euro dotiert.
Dem Münchner Forschungsduo, zum Zeitpunkt des Projekts im Team von DZL-PI Herbert Schiller, bescheinigt Professor Wolfram Windisch, DGP-Präsident und Sprecher der Jury, exzellentes Potenzial: „Ihre Arbeit zeichnet sich durch eine besonders hohe wissenschaftliche Relevanz aus. Den ersten Platz haben Sie sich ohne jeden Zweifel verdient!“
Forschungsduo trägt zum besseren Verständnis von Lungenfibrose bei
Bei der Lungenfibrose, für die es noch keine effektive Behandlungsmethode gibt, vernarbt das Lungengewebe zunehmend, sodass Betroffene beim Atmen nicht mehr ausreichend mit Sauerstoff versorgt werden können. Bisherige Modelle zur Darstellung und Analyse der Lungenfibrose untersuchen die beteiligten Zellen nur einzeln oder unter künstlichen Bedingungen und spiegelten damit nicht die große Komplexität der Lunge wider. „Mit unserem human Precision-Cut-Lung-Slices-Modell, kurz hPCLS-Modell, können wir den kompletten Zellverband der menschlichen Lunge in 3D abbilden“, erklärt der 26-jährige Niklas Lang. „Dieses hPCLS-Modell bildet die Realität viel besser ab als gewöhnliche In-vitro-Modelle.“
Hierfür haben beide Forschende das untersuchte Lungengewebe in hauchdünne Scheiben geschnitten und mit Faktoren behandelt, die eine Lungenfibrose auslösen. Durch die Integration moderner Einzelzellgenomik mit KI-gestützten Analysen und Daten aus verschiedenen Patientenkohorten untersuchten Lang und Gote-Schniering dann die krankheitsspezifischen Zellaktivitäten und die Reaktion auf antifibrotische Medikamente. „Das ermöglichte es uns, in Hunderttausenden oder sogar Millionen einzelner Zellen parallel die mRNA zu sequenzieren und zu messen“, so Niklas Lang. „Damit konnten wir systematisch untersuchen, inwiefern das hPCLS-Modell die charakteristischen zellulären Veränderungen der menschlichen Erkrankung rekapituliert.“
Die Resultate sind vielversprechend: „Erstmals konnten wir mithilfe des hPCLS-Modells die zellulären Veränderungen im frühen Stadium einer Lungenfibrose beschreiben“, verdeutlicht Janine Gote-Schniering die Relevanz ihrer Grundlagenforschung. „Bisher war die Analyse vor allem auf Gewebe im späten Krankheitsverlauf, etwa von Transplantaten, beschränkt“, so die 32-Jährige weiter. Ein Meilenstein!
Original Publikation:
“Ex vivo tissue perturbations coupled to single-cell RNA-seq reveal multilineage cell circuit dynamics in human lung fibrogenesis”, Sci Transl Med, 2023 Dec doi: 10.1126/scitranslmed.adh0908