Institute for Disease Modeling and Targeted Medicine
Die Folgen von Genveränderungen analysieren und therapieren – das ist das Ziel der Forscher*innen am „Institute for Disease Modeling and Targeted Medicine“ (IMITATE) der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg und des Universitätsklinikums Freiburg.
Aufgrund der immer schnelleren, präziseren und günstigeren Verfügbarkeit genetischer Daten steigen die Datenmengen rasant an. Gleichzeitig ist längst offensichtlich, dass Ausprägung und Schwere von Krankheiten oft von einer Vielzahl an Genmutationen und epigenetischen Veränderungen abhängen. Bisher konnten jedoch bei weniger als einem Drittel aller Erkrankungen, bei denen genetische Ursachen vermutet werden, eindeutig pathogene Mutationen gefunden werden. Gleichzeitig lassen sich selbst bei gesunden Menschen im Schnitt rund 20 eigentlich krankheitsfördernde Mutationen nachweisen, ohne dass diese Konsequenzen haben.
Darum gehört die Auswertung und Modellierung hochkomplexer, multifaktorieller genetischer Datensätze zu den Schwerpunkten des IMITATE. Im nächsten Schritt werden im Labor Modelle für komplexe, genetisch beeinflusste Erkrankungen wie arterielle Hypertonie, Diabetes mellitus, chronische Nierenerkrankungen oder auch degenerative und entzündliche Erkrankungen des Gehirns und Rückenmarks sowie von Hirntumoren etabliert und erforscht.
Modernste Techniken ermöglichen ein tiefgreifendes Verständnis molekularer Abläufe
Mit dem IMITATE sind die baulichen und strukturellen Voraussetzungen geschaffen, um genetische Veränderungen mittels hoch- und supra-hoch-auflösender Mikroskope bestmöglich zu erforschen. Neben konfokaler Mikroskopie und Videomikroskopie soll vor allem die korrelative Mikroskopie als Kombination aus konfokaler Fluoreszenz- und Elektronenmikroskopie helfen, subtile Defekte im Gewebe auf Nanometer-Ebene zu beschreiben. Ergänzt wird dies durch eine elektronenmikroskopische Tomografie in 3D, die die Veränderung kleinster zellulärer Strukturen sichtbar macht.
Mittels fMRT lassen sich zudem Stoffwechselprozesse in einer Präzision beschreiben, wie es bislang nicht möglich war. Aufgrund der räumlichen Nähe der Geräte kann dieselbe Probe mit unterschiedlichen Bildgebungsmethoden untersucht werden. Eigens entwickelte Deep-Learning-Algorhithmen werden bei der Auswertung der enormen und komplexen Bilddaten helfen und sogar eine Analyse in Echtzeit ermöglichen.
Einen weiteren Schwerpunkt des IMITATE bildet die gezielte Korrektur genetischer und epigenetischer Erkrankungen. Dies kann auf unterschiedlichen Wegen geschehen, etwa durch die Identifikation und Entwicklung zielgerichteter Therapeutika, durch „Drug release“-Modelle, die den Wirkstoff hochpräzise an die relevanten Zellen bringen, oder durch moderne Methoden der Genom-Editierung. Neben der Untersuchung der Wirksamkeit solcher Eingriffe wird auch deren Sicherheit im Mittelpunkt der Forschung stehen.