EXC 3018:  SynthImmune – Engineering von Immunfunktionen durch synthetische Biologie

• Fachliche Zuordnung: Mikrobiologie, Virologie und Immunologie ; Grundlagen der Biologie und Medizin ; Materialwissenschaft ; Medizin ; Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik ; Systemtechnik
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 533587280

Das menschliche Immunsystem schützt vor vielen Krankheiten, kann jedoch das Fortschreiten einiger Infektionen und Krebsarten nicht verhindern. Protektive Immunität erfordert Zellen mit herausragender Effizienz bei der Erkennung von Zielstrukturen und Ausführung von Abwehrfunktionen. Einzelne Patienten und Immunzellklone entwickeln eine überlegene (Elite-) Immunabwehr und kontrollieren tödliche Infektionen und Krebs. Die molekularen Grundlagen dieser Elite-Immunität und der Barrieren für deren natürliche Selektion sind unbekannt. SynthImmune zielt darauf ab, diese Mechanismen zu entschlüsseln, um mit diesem Wissen Elite-Immunfunktion aus synthetischen molekularen Bausteinen (bottom-up) zu rekonstruieren und so Prototypen neuer Therapien zu entwickeln. Zum Erreichen dieser ambitionierten Ziele beantragen wir die Einrichtung eines interdisziplinären Programms für Forschung, Ausbildung und Anwendung dieses neuen, von uns als Bottom-up Synthetische Immunologie bezeichneten, Forschungsgebiets. Die parallele Erforschung schwerer, weltweit auftretender Infektions- und Krebserkrankungen – AIDS, Malaria, Hirn - und Bauchspeicheldrüsenkrebs – wird Synergien erzeugen da diese Krankheiten Immunresistenzmechanismen, Gegenregulation im Gewebe, sowie Resistenz gegen top-down genetisch instruierte Immuntherapien teilen. Das Programm umfasst sieben wissenschaftliche Projekte, eine Technologieplattform mit fünf Einrichtungen sowie gezielte Maßnahmen für Ausbildung und Öffentlichkeitsarbeit. Mit Hilfe von Computer-gestützter Modellierung wird die Charakterisierung von Elite-Immunzellenfunktion spezifische funktionelle Signaturen identifizieren, die wir durch Nutzung von synthetischer Biologie, Nanotechnologie und Proteindesign aus minimalen Komponenten zu funktionellen Elite-Immunitätsmodulen rekonstruieren wollen. Dies ermöglicht die Entwicklung optimierter Interventionsstrategien, welche in mikrophysiologischen Organoiden und Gewebemodellen in iterativen Zyklen validiert werden. Die außergewöhnliche Vielseitigkeit und Präzision dieses bottom-up Ansatzes ermöglicht eine kostengünstige Entwicklung, Herstellung und globale Skalierung von Therapeutika zur weltweiten Verbreitung. Durch diese innovative Strategie wird SynthImmune wichtige Erkenntnisse zu den Grundlagen der Elite-Immunfunktion gewinnen und eine neue Klasse synthetischer Immuntherapien konzipieren, welche die Grenzen des derzeitigen top-down Engineerings überwinden. Gezielte Ethik- und Implementierungsprojekte werden die klinische Anwendung dieser Therapeutika vorbereiten. Mit Schwerpunkt auf die Ausbildung junger Wissenschaftler/Innen wird SynthImmune verschiedene dynamische Forschungsbereiche der UHD stärken und integrieren. Auf dem einzigartigen lokalen Forschungs- und Translationsumfeld aufbauend wird SynthImmune die Bedeutung der UHD als internationaler Leuchtturm der Entwicklung und klinischen Anwendung der Bottom-up Synthetischen Immunologie festigen und erweitern.

• DFG-Verfahren: Exzellenzcluster (ExStra)
• Antragstellende Institution: Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
• Beteiligte Institution: Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ); European Molecular Biology Laboratory (EMBL); Heidelberger Institut für Theoretische Studien (HITS); Max-Planck-Institut für medizinische Forschung
• Sprecherinnen / Sprecher: Professor Oliver T. Fackler, Ph.D.; Professorin Dr. Kerstin Göpfrich; Professor Dr. Michael Platten
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Dr. Franziska Blaeschke; Professor Dr. Till Bärnighausen, Ph.D.; Professorin Dr. Adelheid Cerwenka; Professor Dr. Friedrich Frischknecht; Viktorija Glembockyte, Ph.D.; Dr. Nora Heinzelmann; Dr. Wolfgang Huber; Professor Dr. Thomas Höfer; Anna Kreshuk, Ph.D.; Professorin Dr. Sonja Loges; Dr. Frauke Mücksch; Professor Dr. Dominik Niopek; Professorin F. Nina Papavasiliou, Ph.D.; Professor Dr. Axel Roers; Privatdozentin Dr. Susanne Roth; Professorin Dr. Christine Selhuber-Unkel; Professor Dr. Joachim P. Spatz; Professor Dr. Georg Stoecklin; Athanasios Typas, Ph.D.; Professorin Dr. Rebecca Wade; Professorin Dr. Hedda Wardemann; Professorin Eva Winkler, Ph.D.