ERACoSysMed - Systemmedizin auf dem Weg in die klinische Forschung
| Öffentliche Bekanntmachung: |
2015 |
| Förderzeitraum: | 2016 – 2019 |
| Gesamtvolumen: | 4,7 Mio. EUR |
| Geförderte Projekte: | 9 Verbünde, davon 8 mit deutscher Beteiligung; insgesamt 12 deutsche Zuwendungsempfänger |
1. Ziele der Fördermaßnahme
Das ERA-Net ERACoSysMed verfolgt das Ziel, die Systemmedizin in Europa weiter zu etablieren. Beim Förderinstrument „ERA-Net“ handelt es sich um eine von der EU-Kommission ins Leben gerufene und von Förderorganisationen der EU-Mitgliedstaaten getragene Initiative. Durch gemeinsame Aktivitäten soll die Forschung in wichtigen Themenbereichen europaweit koordiniert werden. Innerhalb der Laufzeit von ERACoSysMed sind insgesamt drei Bekanntmachungen geplant.
Mit der ersten öffentlichen Bekanntmachung vom Februar 2015 werden insbesondere transnationale Forschungsprojekte in der Systemmedizin unterstützt, die systembiologische Ansätze in der klinischen Forschung verfolgen. Bei diesen sogenannten Demonstrator-Projekten wird großer Wert auf die Entwicklung neuer Konzepte für die sogenannte 4P-Medizin (personalisiert, präventiv, prädiktiv und partizipierend) gelegt.
ERACoSysMed besteht aus einem Konsortium nationaler Förderorganisationen aus 13 Ländern. Bekanntmachungen werden zeitgleich in allen Partnerländern veröffentlicht. An jedem im Rahmen von ERACoSysMed geförderten Verbund müssen Arbeitsgruppen aus mindestens drei verschiedenen Ländern beteiligt sein. Die Förderung der jeweiligen Arbeitsgruppen innerhalb eines Verbundes erfolgt durch die einzelnen an der Bekanntmachung beteiligten Länder, in Deutschland durch das BMBF.
2. Stand der Fördermaßnahme
Im Rahmen der Bekanntmachung vom Februar 2015 konnten Projektskizzen eingereicht werden. Die Begutachtung der nationalen Projektanträge erfolgte mittels eines zweistufigen Verfahrens. Insgesamt wurden neun internationale Verbünde zur Antragstellung aufgefordert. In Deutschland wurden Förderanträge von zwölf deutschen Projektpartnern, die sich auf acht internationale Verbünde verteilen, eingereicht und bewilligt; alle Projekte sind im zweiten Quartal 2016 gestartet.
3. Geförderte Projekte
a) Kurzbeschreibungen der laufenden Projekte
Verbundprojekt „ERACoSysMed - Verbundprojekt: COLOSYS - Ein systembiologischer Ansatz zur Aufhebung der Therapieresistenz bei Darmkrebs“
Das internationale Verbundprojekt COLOSYS, an dem insgesamt fünf Partner aus Norwegen, Frankreich, Spanien, den Niederlanden und Deutschland beteiligt sind, beschäftigt sich mit dem Thema Darmkrebs. Darmkrebs ist eine der häufigsten Todesursachen weltweit und wird im fortgeschrittenen Stadium mit einer Kombination aus Chemotherapie und zielgerichteten Medikamenten behandelt. Die Erfolgsaussichten einer solchen Behandlung sind jedoch individuell verschieden und hängen von bestimmten genetischen Veranlagungen ab. Häufig kommt es zur Ausbildung einer Resistenz gegenüber den eingesetzten Therapeutika, deren Ursache bislang nur teilweise verstanden ist.
Ziel von COLOSYS ist es, diese Zusammenhänge mit Hilfe von computergestützten Simulationen der biochemischen Prozesse weiter aufzuklären und damit die Erfolgsquoten bei der Krebsbehandlung zu verbessern. Insbesondere sollen neue molekulare Ansatzpunkte identifiziert werden, mit denen überprüft werden kann, ob ein Patient auf eine individualisierte Therapie anspricht. Es ist geplant, zunächst verschiedene Datensätze und Datentypen aus großen Tumor- und Zelllinien-Datenbanken miteinander zu verknüpfen und neue, Darmkrebs-spezifische Treiber-Gene zu identifizieren. Diese sollen anschließend näher charakterisiert und mit verschiedenen Methoden der mathematischen Modellierung ausführlich getestet werden. Dabei stehen vor allem die Fragen, wie genau es zu einer Ausbildung von Resistenzmechanismen kommt und an welchen Stellen neue therapeutische Ansätze sinnvoll wären im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten. Die erfolgversprechendsten Behandlungsstrategien sollen schließlich mit Hilfe von Zellkulturen, anhand sogenannter Xenotransplantat-Modelle sowie in organoiden Testsystemen überprüft werden.
Teilprojekt Berlin
|
Charité - Universitätsmedizin Berlin |
Leiterin: |
Prof. Dr. Christine Sers |
Verbundprojekt „ERACoSysMed: Verbundprojekt: SysPharmPediA - System-Pharmakogenetische Untersuchungen zu Therapie-refraktärem Asthma bronchiale im Kindesalter“
Das internationale Verbundprojekt SysPharmPediA, an dem insgesamt sechs Partner aus den Niederlanden, Slowenien, Spanien und Deutschland beteiligt sind, beschäftigt sich mit Asthma, der häufigsten chronischen Erkrankung bei Kindern. Bei Asthma sind die Atemwege dauerhaft entzündet. Ziel von SysPharmPediA ist es, die derzeitigen Behandlungsansätze zu verbessern und ein Vorhersagemodell zu entwickeln, das jedem der jugendlichen Patienten die individuell am besten wirksame und verträgliche Asthmatherapie präzise zuordnet.
Dazu ist geplant, in einem ersten Schritt bereits vorhandene Datensätze zunächst gemeinsam auszuwerten. Anschließend sollen in ganz Europa Kinder mit Asthma in einer groß angelegten und abgestimmten Studie untersucht werden. Die dabei gesammelten Patientenproben sollen unter anderem mit Hilfe spezifischer Hochdurchsatz-Technologien wie der Transkriptomik-Analyse untersucht werden. Es ist vorgesehen, mit den so ermittelten Daten anschließend mathematische Vorhersagemodelle für einzelne Asthmaformen zu entwickeln und Biomarker zu definieren, die eine individuelle Einschätzung der Therapieantwort bei einer Asthmabehandlung von Kindern erlauben. Diese neuartige Art der Herangehensweise soll dabei helfen, Asthmaanfälle sowie ihre möglichen Nebenwirkungen deutlich zu reduzieren. In einem weiteren Schritt könnten dann konkret neue Ansätze entwickelt werden, die die Asthmatherapie insgesamt dauerhaft und nachhaltig verbessern.
Teilprojekt Regensburg
|
Universität Regensburg |
Leiter: |
Prof. Dr. Michael Kabesch |
Verbundprojekt „ERACoSysMed - Verbundprojekt: OPTIMIZE-NB - Optimierung der Primärtherapie beim aggressiven Neuroblastom durch systemmedizinische Strategien um der sekundären Arzneimittelresistenz entgegenzuwirken“
Das internationale Verbundprojekt OPTIMIZE-NB, an dem vier Partner aus Belgien, den Niederlanden und Deutschland beteiligt sind, beschäftigt sich mit der Volkskrankheit Krebs, genauer gesagt mit dem Wiederauftreten von Tumoren nach einer Behandlung (Rezidiv-Entwicklung). Dies und die Ausbildung damit einhergehender Therapieresistenzen stellen noch immer ein medizinisches Problem bei der Behandlung vieler Krebserkrankungen dar. Mit Hilfe des systemmedizinischen Ansatzes sollen die Behandlungsprotokolle bei der Primärtherapie von aggressiven Neuroblastomen verbessert werden. Neuroblastome sind genetisch gut charakterisierte, vergleichsweise häufig im Kindesalter vorkommende Tumore. Sie bilden sich im sympathischen Nervengewebe und zeigen ein breites klinisches Spektrum, das von spontaner Rückbildung bis zu hochaggressiven, oft wiederkehrenden Tumoren reicht. Die derzeit durchgeführte Behandlung der Hochrisikopatienten sieht eine hochdosierte, multimodale Chemotherapie vor, die sich seit den 1970er Jahren jedoch kaum verändert hat.
Das Projekt OPTIMIZE-NB sucht hier neue Therapieansätze. Insbesondere soll erforscht werden, welche genetischen und zellulären Eigenschaften Krebszellen besitzen, die eine durchgeführte Primärtherapie überleben und wie diese resistenten Zellen für eine folgende Chemotherapie sensibilisiert werden können. Um eine maßgeschneiderte, molekular zielgerichtete Therapie/Chemotherapie-Kombination für einen optimalen Behandlungseffekt entwickeln zu können wäre es zudem wichtig herauszufinden, wie genau resistente Krebszellen daran gehindert werden können, auch nach einer Chemotherapie weiterzuwachsen. Diese Ansätze haben großes Potential, direkt in den klinischen Alltag übertragen und dort angewandt zu werden. Sie stellen einen wichtigen Schritt hin zu einer personalisierten medizinischen Behandlung von Patienten mit einer Hochrisiko-Krebserkrankung dar.
Teilprojekt Heidelberg
|
Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) |
Leiter: |
Prof. Dr. Thomas Höfer |
Teilprojekt Berlin
|
Charité - Universitätsmedizin Berlin |
Leiterin: |
Prof. Dr. Angelika Eggert |
Verbundprojekt „ERACoSysMed - Verbundprojekt: SysAFib - Systemmedizin für die Diagnose und Stratifizierung von Vorhofflimmern“
Das internationale Verbundprojekt SysAFib, an dem insgesamt fünf Partner aus den Niederlanden, Norwegen, Frankreich und Deutschland beteiligt sind, beschäftigt sich mit Herzrhythmusstörungen, genauer gesagt mit dem sehr häufig auftretenden Vorhofflimmern. Beim Vorhofflimmern ist die Steuerung und infolgedessen die Kontraktion der Vorhöfe gestört. Eine effektive Behandlung erfolgt über die sogenannte Katheterablation, eine invasive Technik, bei der kleine Teile des Herzgewebes zerstört werden, um abnormale Signale zu verhindern. Die Wirksamkeit der ersten Ablation liegt bei etwa 30-70%, daher sind oft mehrere Eingriffe nötig. Jeder Eingriff ist jedoch sehr kostenintensiv und geht zum Teil mit erheblichen Nebenwirkungen für den Patienten einher. SysAFib verfolgt daher das Ziel, die derzeit praktizierte Behandlung zu verbessern: Bei Patienten mit Vorhofflimmern sollen Risikofaktoren für einen Rückfall nach einer Katheterablation identifiziert und basierend darauf ein klinisches Entscheidungshilfesystem entwickelt werden.
Dafür ist vorgesehen, Patientendaten mittels EKG-Messungen, medizinischer Bildgebung, biophysikalischer Modellierung und genetischer Charakterisierung zu erheben und daraus ein ganzheitliches Risiko-Modell zu entwickeln. Der Gesamtrisiko-Score bildet die Basis für das zu entwickelnde Entscheidungshilfesystem, das in einem weiteren Schritt klinisch erprobt und validiert werden soll. Es soll behandelnde Ärzte zukünftig bei der Frage unterstützen, ob bei einem konkreten Befund eine Katheterablation die angemessene Therapie ist und wann gegebenenfalls der optimale Zeitpunkt für einen Eingriff wäre. Auf diese Weise könnten unwirksame bzw. für die Patienten schlimmstenfalls schädliche Ablationen vermieden und die Effizienz einer durchgeführten Kathederablation deutlich erhöht werden.
Teilprojekt Neuherberg
|
Helmholtz Zentrum München |
Leiter: |
Prof. Fabian Theis |
Verbundprojekt „ERACoSysMed - Verbundprojekt: SYSMIFTA - Systemmedizinischer Forschungsansatz zur Verminderung Makrophagen-assoziierter interstitieller Fibrose und tubulärer Atrophie nach Nierentransplantation“
Das internationale Verbundprojekt SYSMIFTA, an dem insgesamt sechs Partner aus Frankreich, Israel, Italien, den Niederlanden und Deutschland beteiligt sind, beschäftigt sich mit dem Thema Nierentransplantation, genauer gesagt mit der Aufklärung von Mechanismen bei möglichen postoperativen Komplikationen. Akute Abstoßungsreaktionen, die früher die Hauptursache für den Verlust von transplantierten Nieren waren, sind heute meistens gut beherrschbar. Schwierigkeiten können jedoch auch einige Zeit nach der Transplantation auftreten. So haben häufig zwei unterschiedliche, aber oft gemeinsam auftretende medizinische Prozesse Einfluss auf die langfristige Funktionsfähigkeit einer transplantierten Niere. Es handelt sich dabei zum einen um die „Interstitielle Fibrose“ (IF), bei der sich Bindegewebszellen stark vermehren, und zum anderen um die „Tubuläre Atrophie“ (TA), bei der Teile des funktionellen Nierengewebes abgebaut werden. Offenbar wird dieser IF/AT-Prozess von einer Gruppe von Immunzellen – den sogenannten „alternativ aktivierten Makrophagen“ – beeinflusst, die sonst an der Wundheilung und anderen physiologischen Prozessen beteiligt sind.
Im Rahmen des Projektes soll die Rolle dieser alternativ aktivierten Makrophagen mittels eines systemmedizinischen, interdisziplinären Forschungsansatzes weiter untersucht werden. Ziel ist es, insbesondere mehr über den schädlichen Einfluss dieser Makrophagen bei der IF/TA-Entstehung herauszufinden und so neue Ansatzpunkte bei der Verbesserung der Nierentransplantations-Nachsorge zu identifizieren. Zusätzlich dazu soll die mathematische Modellierung von Bilddaten und die Evaluation von Biomarkern verbessert werden; zudem ist im Rahmen des Projektes geplant, Biopsie-Analysen zwischen zwei großen europäischen Transplantationszentren zu harmonisieren.
Teilprojekt Hannover
|
Medizinische Hochschule Hannover |
Leiter: |
|
Teilprojekt Braunschweig
|
Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung GmbH |
Leiter: |
Dr. Haralampos Hatzikirou |
Verbundprojekt „ERACoSysMed: Verbundprojekt: OxyUC - Einfluss von Hypoxie auf Entzündungsaktivität und Tumorentstehung bei Colitis ulcerosa“
Das internationale Verbundprojekt OxyUC, an dem vier Partner aus Irland, Belgien und Deutschland beteiligt sind, beschäftigt sich mit der in Europa häufig vorkommenden Darmerkrankung Colitis ulcerosa. Dabei handelt es sich um eine chronische Entzündung der Dickdarm-Schleimhaut mit gravierenden Beschwerden. Die Entstehung ist bislang noch nicht hinreichend geklärt, zudem sind die therapeutischen Optionen oft begrenzt und das Darmkrebsrisiko signifikant erhöht.
Ziel des Verbundprojekts ist es, Colitis ulcerosa mittels des systemmedizinischen Forschungsansatzes weiter zu untersuchen und so die unterschiedlichen Krankheitsverläufe bei den einzelnen Patienten besser zu verstehen. Insbesondere sollen die Auswirkungen des Sauerstoffmangels, der bei Erkrankten innerhalb der Darmschleimhaut vorherrscht und der den weiteren Krankheitsverlauf entscheidend zu beeinflussen scheint, weiter erforscht werden. Dafür ist geplant, große Datenmengen klinischer und biologischer Erkenntnisse mit bioinformatischen Ansätzen und bereits bestehenden mathematischen Modellen zu verknüpfen und zu analysieren. Anhand der so gewonnenen Informationen wird es dann möglich sein, ein vertieftes Verständnis von individuellen Erkrankungsverläufen zu erzielen und diese besser zu prognostizieren. Dieses Wissen kann dann zukünftig genutzt werden, um für jeden einzelnen Patienten eine personalisierte Therapie zu entwickeln und umzusetzen.
Teilprojekt Heidelberg
|
Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg |
Leiter: |
Prof. Dr. Martin Schneider |
Verbundprojekt „ERACoSysMed - Verbundprojekt: Sys4MS - Personalisierung der Gesundheitsversorgung in Multipler Sklerose mit Hilfe von System-Medizinischen Verfahren“
Das internationale Verbundprojekt Sys4MS, an dem fünf Partner aus Spanien, Italien, Norwegen und Deutschland beteiligt sind, beschäftigt sich mit Multipler Sklerose (MS), einer chronisch-entzündlichen Erkrankung des Zentralnervensystems. Die genaue Ursache der Krankheit ist bis heute unbekannt, der Krankheitsverlauf individuell sehr verschieden. Bei der Behandlung kommen verstärkt personalisierte Therapien zum Einsatz; dabei besteht die Herausforderung darin, eine möglichst präzise Prognose des weiteren Krankheitsverlaufes zu erstellen und die Therapie darauf abzustimmen.
Im Rahmen von Sys4MS sollen mit Hilfe des systemmedizinischen Ansatzes neue Methoden entwickelt werden, um die individuelle Behandlung von Patientinnen und Patienten mit Multipler Sklerose zu verbessern. Es ist geplant, klinische und bildgebende Informationen mit verschiedenen „omics“-Daten in mathematischen Modellen zu verknüpfen und Unterstützungswerkzeuge für die Auswahl der individuell am besten geeigneten Therapie zu entwickeln. Diese sollen anschließend in kurzen klinischen Studien getestet werden. Zudem ist vorgesehen, die wichtigsten Profile für jeden MS-Phänotyp zu ermitteln sowie neue Möglichkeiten bei den Kombinationstherapien auszuloten. Die Ergebnisse des Projekts könnten künftig in der klinischen Praxis eingesetzt werden, um systematisch mögliche Ursachen der Multiplen Sklerose abzuklären sowie eine detaillierte Prognose des weiteren Krankheitsverlaufes zu erstellen. Damit wäre es künftig möglich, wesentlich schneller und besser als heute die effektivste Therapie für die einzelne Patientin oder den einzelnen Patienten zu identifizieren.
Teilprojekt Aachen
|
Universitätsklinikum Aachen |
Leiter: |
Prof. Julio Saez-Rodriguez |
Teilprojekt Berlin
|
Charité - Universitätsmedizin Berlin |
Leiter: |
Prof. Dr. Friedemann Paul |
Verbundprojekt „ERACoSysMed - Verbundprojekt: DYNAFLOW - Dynamische Modellierung von Gallenfluss und zellulärem Sensing bei primär sklerosierender Cholangitis“
Das internationale Verbundprojekt DYNAFLOW, an dem insgesamt sechs Partner aus Norwegen, Österreich, Israel, Frankreich und Deutschland beteiligt sind, beschäftigt sich mit der primär sklerosierenden Cholangitis (PSC), einer seltenen Leberkrankheit. Bei dieser Erkrankung sind zunächst die Gallengänge in der Leber entzündet; später ordnen sich Bindegewebsfasern zwiebelschalenartig um die kleinen Gallengänge an und es kommt zu einem Gallensaftstau. Im fortgeschrittenen Stadium kann die Krankheit auch auf das Lebergewebe übergreifen und allmählich zu einer Vernarbung der Leber führen. Bislang ist die Erkrankung nicht heilbar. Im Therapie-Fokus stehen derzeit lediglich eine Behandlung mit Ursodeoxycholsäure – einer natürlichen Gallensäure – sowie das Weiten von Gallenwegs-Verengungen. Wurde die Leber bereits stark geschädigt oder hat sich ein bösartiger Tumor in den Gallenwegen entwickelt, bleibt meist nur eine Lebertransplantation als letzter Ausweg.
Um hier neue Behandlungswege zu eröffnen, sollen im Rahmen des Projektes DYNAFLOW zunächst der veränderte Gallenfluss bei PSC-Patienten und in vergleichbaren Mausmodellen untersucht sowie die zelluläre Druckwahrnehmung und deren Signalverarbeitung analysiert werden. Auf Grundlage der dabei gewonnenen experimentellen Daten werden dann mathematische Modelle erarbeitet, in denen die krankheitsverursachenden Mechanismen abgebildet und interpretiert werden können. Durch die Anwendung dieses systembiologischen Forschungsansatzes können molekulare Zielstrukturen für die dringend benötigte medikamentöse Therapie identifiziert sowie Grundlagen für eine personalisierte Druckoptimierung bei den betroffenen Patienten etabliert werden. Damit leistet der Verbund einen wichtigen Beitrag zur Aufklärung des Krankheitsmechanismus´ und zur Optimierung der Behandlungsmaßnahmen bei einer primär sklerosierenden Cholangitis.
Teilprojekt Dresden I
|
Technische Universität Dresden |
Leiter: |
Prof. Dr. Jochen Hampe |
Teilprojekt Dresden II
|
Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik |
Leiter: |
Prof. Marino Zerial |