Verbund

ComMoVis - Computergestützte Modellierung und Visualisierung der durch mikroskalige Kräfte induzierten Permeabilität der neurovaskulären Einheit

Das BMBF ist Partner der multilateralen Förderinitiative „Collaborative Research in Computational Neuroscience (CRCNS)“ der US-amerikanischen National Science Foundation (NSF). In diesem Rahmen fördert das BMBF den deutschen Partner in gemeinsamen Projekten deutscher und amerikanischer Forschungsgruppen.

Im Verbundprojekt ComMoVis arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der HAWK Göttingen und des Medizinischen Laserzentrums Lübeck mit einer amerikanischen Arbeitsgruppe der Harvard Medical School zusammen.

Die Blut-Retina-Schranke ist eine wichtige Barriere, die die Nervenzellen der Netzhaut schützt. Sie verhindert, dass schädliche Moleküle aus dem Blut auf die Nervenzellen einwirken und ist daher für die Gesundheit der Netzhaut unerlässlich. Auf der anderen Seite stellt die Blut-Retina-Schranke jedoch auch ein Hindernis für therapeutische Wirkstoffe dar. Sie erschwert die Gabe von Medikamenten zur gezielten Behandlung von Erkrankungen der Retina, wie der diabetischen Retinopathie oder der altersbedingten Makuladegeneration. Beides sind Erkrankungen mit einer hohen Prävalenz in Industrie- und Schwellenländern und maßgeblich verantwortlich für die Erblindung im Erwachsenenalter.

Das Ziel des Verbundprojekts ComMoVis ist die Visualisierung und Modulation der Durchlässigkeit der Blut-Retina-Schranke. Durch akustisch und photoakustisch induzierte mechanische Kräfte soll die Blut-Retina-Schranke kurzzeitig und nicht-invasiv geöffnet werden. Dies erlaubt eine lokale und präzise Medikamentenabgabe in betroffene Regionen der Retina. Parallel dazu werden computergestützte Modellierungen entwickelt, die es erlauben, diese komplexen Prozesse für die Anwendung in der Grundlagen- und Pharmaforschung zu simulieren.

Teilprojekte

Abgeschlossen

Ultraschall-induzierte Permeabilitätsänderung

Förderkennzeichen: 01GQ2203A
Gesamte Fördersumme: 289.420 EUR
Förderzeitraum: 2022 - 2023
Projektleitung: Prof. Dr. Christoph Rußmann
Adresse: HAWK Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst, Hildesheim/Holzminden/Göttingen, Fakultät Ingenieurwissenschaften und Gesundheit, Gesundheitscampus Göttingen
Philipp-Reis-Str. 2a
37075 Göttingen

Ultraschall-induzierte Permeabilitätsänderung

Im Rahmen des Projekts wird eine Methode zur Modellierung der Permeabilität der Blut-Retina-Schranke (BRB) auf der Grundlage von in vivo- und in silico-Ansätzen entwickelt. Die Blut-Retina-Schranke ist eine wichtige Barriere, die die Nervenzellen der Netzhaut schützt. Sie verhindert zwar, dass schädliche Moleküle aus dem Blut auf die Neuronen einwirken, und ist daher für die Gesundheit der Netzhaut unerlässlich, stellt aber auch ein Hindernis für therapeutische Wirkstoffe dar. Sie erschwert somit die Gabe von Medikamenten zur gezielten Behandlung von Erkrankungen der Retina, wie die diabetische Retinopathie (DR) oder die altersbedingte Makuladegeneration (AMD). Beides sind Erkrankungen mit einer hohen Prävalenz in Industrie- und Schwellenländern und maßgeblich verantwortlich für die Erblindung im Erwachsenenalter. Das Ziel dieses Verbundes ist die Visualisierung und Modulation der BRB-Permeabilität. Durch akustisch und photoakustisch induzierte mechanische Kräfte soll die BRB kurzeitig und nicht-invasiv geöffnet werden. Dies erlaubt eine lokale und präzise Medikamentenabgabe in betroffenen Regionen der Retina. Parallel dazu werden computergestützte Modellierungen entwickelt, die es erlauben die komplexen Prozesse für die Anwendung in der Grundlagen- und Pharmaforschung zu simulieren. Das Ziel des deutschen Teilprojekts der HAWK ist die Entwicklung 1)          von Berechnungsmodellen für die Druckwelleninduktion durch fokussierten Ultraschall (FUS), die Druckwellenausbreitung und Mikroblasenbildung durch Laser in der BRB; 2) eines umfassenden Berechnungsmodells für die Permeabilität der BRB in Reaktion auf Druckwellen/MBF.

Laser-induzierte Permeabilitätsänderung

Förderkennzeichen: 01GQ2203B
Gesamte Fördersumme: 265.803 EUR
Förderzeitraum: 2023 - 2026
Projektleitung: Ralf Brinkmann
Adresse: Medizinisches Laserzentrum Lübeck GmbH
Peter-Monnik-Weg 4
23562 Lübeck

Laser-induzierte Permeabilitätsänderung

Im Rahmen des Projekts wird eine Methode zur Modellierung der Permeabilität der Blut-Retina-Schranke (BRB) auf der Grundlage von in vivo- und in silico-Ansätzen entwickelt. Die Blut-Retina-Schranke ist eine wichtige Barriere, die die Nervenzellen der Netzhaut schützt. Sie verhindert zwar, dass schädliche Moleküle aus dem Blut auf die Neuronen einwirken, und ist daher für die Gesundheit der Netzhaut unerlässlich, stellt aber auch ein Hindernis für therapeutische Wirkstoffe dar. Sie erschwert somit die Gabe von Medikamenten zur gezielten Behandlung von Erkrankungen der Retina, wie die diabetische Retinopathie oder die altersbedingte Makuladegeneration. Beides sind Erkrankungen mit einer hohen Prävalenz in Industrie- und Schwellenländern und maßgeblich verantwortlich für die Erblindung im Erwachsenenalter. Das Ziel dieses Verbundes ist die Visualisierung und Modulation der BRB-Permeabilität. Durch akustisch und photoakustisch induzierte mechanische Kräfte soll die Permeabilität der BRB kurzzeitig und nicht-invasiv moduliert werden. Dies erlaubt eine lokale und präzise Medikamentenabgabe in betroffenen Regionen der Retina. Parallel dazu werden computergestützte Modellierungen entwickelt, die es erlauben die komplexen Prozesse für die Anwendung in der Grundlagen- und Pharmaforschung zu simulieren. Das Ziel des MLL-Teilprojektes ist die Untersuchung der Mikroblasenentstehung in Gefäßen der Netzhaut durch Laserbestrahlung und die daraus resultierende Wirkung auf die Permeabilität der Blut-Retina-Schranke. Die Ergebnisse der experimentellen Versuche werden verwendet, um die Mikroblasenentstehung und die Modulation der BRB-Permeabilität durch Computermodelle zu beschreiben.