Hämatologie und Immune Engineering

Synthetische Immunologie zur Krebsabwehr- und Prävention: Entwicklung immunologischer Resilienz gegen Blutkrebserkrankungen

Das Problem:
Krebs bleibt eine der weltweit führenden Todesursachen, und dennoch ist unser Verständnis darüber, wie das Immunsystem zur Bekämpfung dieser Krankheit genutzt werden kann, noch unvollständig. Während Immuntherapien wie CAR-T-Zellen und bispezifische Antikörper die Krebsbehandlung revolutioniert haben, bleiben sie für viele Patienten ineffektiv – bedingt durch tumorinduzierte Immunsuppression, unvorhersehbares Therapieansprechen und individuelle Patientenfaktoren sowie das stete Risiko eines Rückfalls. Eine grundlegende Frage der Medizin lautet: Wie können wir ein Immunsystem so konstruieren, dass es Krebs erfolgreich erkennen, bekämpfen und verhindern kann?

Unser Ansatz:
Unser Labor nutzt Prinzipien der synthetischen Immunologie, um immunologische Barrieren bei Blutkrebserkrankungen wie Leukämien und multiplem Myelom zu überwinden. Wir entwickeln T-Zellen, die sich der Tumor-Immunsuppression entziehen, Tumorerkennung verbessern und langfristig bestehen bleiben, um Rückfälle zu verhindern. Unsere Forschung zu neuartigen Immun-Checkpoints (Kilian, Friedrich, Lu et al., Sci Immunol 2024), T-Zell-Dynamiken in der autologen Stammzelltransplantation und bispezifischen Antikörpertherapie (Friedrich et al., Cancer Cell 2023) sowie neoantigen-erkennenden T-Zellen bei hämatologischen Malignomen (Wagner, Kehl, Steiger et al., Blood 2024; Kehl et al., JITC 2022) bildet die Grundlage für die nächste Generation von Immuntherapien, mit dem Ziel, Krebs zu einer durch das Immunsystem kontrollierbaren Erkrankung zu machen.

KI-gesteuerte Immunologie: Vorhersage menschlicher Immunantworten und Entwicklung sicherer Gentherapien

Das Problem:
Eines der größten Probleme in der Medizin ist, dass kein Patient auf dieselbe Therapie exakt gleich reagiert. Die Komplexität menschlicher Immunantworten – geformt durch individuelle Genetik, frühere Infektionen und die Evolution der Krebserkrankung – erschwert es, vorherzusagen, wer von einer Therapie profitieren wird und wer nicht. Gleichzeitig stellt sich mit dem Aufkommen der Genomeditierung und personalisierten Medizin die Frage, wie wir sicherstellen können, dass diese Technologien der Gen- und Immuntherapie nicht nur wirksam, sondern auch sicher und für alle Patienten zugänglich sind.

Unser Ansatz:
Wir sind Vorreiter bei der KI-gestützten Entwicklung von Immuntherapien, um die Präzisionsmedizin voranzubringen. Unsere Forschung hat gezeigt, dass KI genutzt werden kann, um Enzyme zur Gentherapie wie die “Genschere” CRISPR-Cas9 so zu verändern, dass sie der Immunerkennung entgehen, wodurch das Risiko einer Immunabstoßung gesenkt wird (Raghavan, Friedrich et al., Nat Commun 2025). Darüber hinaus entwickeln wir ein KI-gestütztes Entscheidungshilfesystem für die Hämatologie, das klinische, genomische und immunologische Daten integriert, um die Therapieauswahl für Blutkrebspatienten zu optimieren. Diese Technologie ermöglicht in Echtzeit anpassbare, datenbasierte Behandlungsstrategien für eine präzisere Diagnostik und bessere Therapieentscheidungen.

Umprogrammierung des Immunsystems im Alter: in vivo Gentherapie für Gesundes Altern und Langlebigkeit

Das Problem:
Altern ist der größte Risikofaktor für Krankheiten, doch die moderne Medizin behandelt den Alterungsprozess nach wie vor als unvermeidlich, anstatt es als Chance für gezielte Interventionen zu betrachten. Mit zunehmender Lebenserwartung steigt die altersbedingte Immunschwäche, was die Anfälligkeit für Krebs, Infektionen und unzureichende Impfantworten erhöht. Gleichzeitig bleiben genetische Erkrankungen weitgehend unbehandelbar, da es an sicheren und effizienten Methoden zur Genomeditierung direkt im Patienten mangelt. Wie können wir biologische Programme umschreiben, um die gesunde Lebensspanne zu verlängern, das Immunsystem im Alter zu stärken und bisher unheilbare Krankheiten zu behandeln?

Unser Ansatz:
Unser Labor entwickelt in vivo Gentherapien als Strategie zur Förderung von Immunresilienz und Langlebigkeit. Erste Forschungsergebnisse zeigen, dass eine mRNA-basierte Reprogrammierung die Funktion des für das Immunsystem essentiellen Thymus-Organs vorübergehend wiederherstellen und Immunantworten in gealterten Organismen verjüngen kann. Parallel dazu entwickeln wir neuartige Wirkstoffträger, die eine gezielte Verabreichung von Genomeditierungswerkzeugen und mRNA an spezifische Zellen und Organe über die systemische Applikation ermöglichen (Kreitz, Friedrich et al., Nature 2024). Diese Technologien ebnen den Weg für zukünftige Therapien, die das alternde Immunsystem stärken, Krankheiten vorbeugen und gesundes Altern fördern sollen.

Beschleunigte Innovation: Experimentelle first-in-human Studien für die nächste Generation der Krebs-Immuntherapien

Das Problem:
Wissenschaftliche Entdeckungen im Labor haben nur dann einen Einfluss, wenn sie den Patienten erreichen. Trotz bahnbrechender wissenschaftlicher Fortschritte in der Immuntherapie und Genomeditierung dauert es oft Jahrzehnte, bis vielversprechende Therapien breitenwirksam angewandt werden können. Viele Innovationen scheitern an regulatorischen Hürden, komplexen Herstellungsprozessen und der Schwierigkeit, eine ausreichende Sicherheit beim Menschen nachzuweisen. Die zentrale Frage lautet: Wie können wir die Entwicklung bahnbrechender Gen- und Immuntherapien in Deutschland beschleunigen, ohne Kompromisse bei Sicherheit und Wirksamkeit einzugehen?

Unser Ansatz:
Unser Labor schließt die Lücke zwischen Grundlagenforschung und klinischer Anwendung, indem wir als interdisziplinäres Team aus Biologen und Ärzten experimentelle First-in-Human-Studien entwerfen und durchführen, die synthetische Immunologie-Ansätze und Gentherapien in reale Therapien überführen. Unsere PERSIST-B7H6-Studie, unterstützt vom Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen (NCT), ist die erste klinische Studie, die CRISPR-edierte CAR-T-Zellen testet, die für eine verbesserte Persistenz optimiert wurden – basierend auf unserer Entdeckung, dass das Molekül B7H6 als Immun-Checkpoint die Überlebensdauer von CAR-T-Zellen begrenzt (Kilian, Friedrich, Lu et al., Sci Immunol 2024).

Aufbauend auf unserer präklinischen Forschung zur Verjüngung des Immunsystems mittels mRNA und fortschrittlicher Wirkstoffträger planen wir weitere “first-in-human” Studien, um das therapeutische Potenzial der mRNA-gesteuerten Immunreprogrammierung zu untersuchen. Diese Vorhaben erfolgen in enger Zusammenarbeit mit der Abteilung für Hämatologie, Onkologie und Rheumatologie am Universitätsklinikum Heidelberg, mit dem Ziel, innovative Behandlungen gegen die Alterung des Immunsystems und Krankheitsentstehung zu entwickeln.

Durch die schnelle klinische Validierung dieser Therapien bei Hochrisikopatienten mit Leukämien und Lymphomen wollen wir den Weg von der Forschung zur Klinik verkürzen und sichere immunologische Therapien für mehr Patienten und unsere alternde Gesellschaft zugänglich machen.