HAP-Chip: Entschlüsselung der Pathomechanismen während der nosokomialen Pneumonie in einem immunkompetenten Lung-on-Chip-Modell

• Antragstellerin: Dr. Raquel Alonso-Roman
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 576371913

Nosokomiale Pneumonie (hospital-acquired pneumonia, HAP) ist die häufigste Krankenhausinfektion und stellt eine potenziell tödliche Komplikation für kritisch kranke Patienten dar. Sie wird häufig durch opportunistische Bakterien verursacht, die nur dann eine Erkrankung auslösen, wenn die Abwehrkräfte des Wirts geschwächt sind, etwa durch Immunsuppression oder bestehende Lungenschäden. Ein wichtiger prädisponierender Faktor ist die mechanische Beatmung, die zu einer beatmungsassoziierten Pneumonie (ventilator-associated pneumonia, VAP) führen kann. Sie beeinträchtigt die Integrität der Epithelbarriere und verändert das alveoläre Milieu (z.B. durch Versauerung), wodurch bakterielle Infektionen begünstigt werden. Die Immunantwort spielt bei HAP eine doppelte Rolle: Einerseits ist eine starke Reaktion nötig, um das Bakterienwachstum zu kontrollieren, andererseits können übermäßige Entzündungsreaktionen die Lungenschäden verstärken. Ein besseres Verständnis der einzelnen Risikofaktoren und ihres Beitrags zur Krankheitsprogression ist entscheidend für die Entwicklung von Therapien, die die Wirtsabwehr stärken und die hohe Sterblichkeit von HAP und VAP senken. Ziel des Projekts ist es, die Wirt-Pathogen-Interaktionen bei HAP mit und ohne mechanische Beatmung zu untersuchen. Dazu wird ein immunkompetentes Lung-on-Chip-Modell mit primären alveolären Epithel- und Endothelzellen, alveolären Makrophagen und zirkulierenden Neutrophilen etabliert. Dieses Modell vereint physiologische Relevanz mit präziser Kontrolle über Wirtsparameter wie Zelltypen und Milieubedingungen. Darüber hinaus soll mithilfe des Lung-on-Chip-Systems und weiterer fortschrittlicher In-vitro-Modelle untersucht werden, wie Störungen der alveolären Homöostase durch mechanische Beatmung den Beginn und Verlauf von VAP beeinflussen. Im Fokus stehen dabei zwei Faktoren: die Beeinträchtigung der Epithelbarriere und die Versauerung der alveolären Umgebung bei Infektionen durch Pseudomonas aeruginosa und Klebsiella pneumoniae. Schließlich wird die doppelte Rolle von Neutrophilen und Alveolarmakrophagen bei der Entstehung und Entwicklung von HAP analysiert. Dafür werden Modelle ohne Makrophagen, ohne Neutrophile oder ohne beide Zelltypen infiziert. Der Vergleich von Krankheitsverläufen und Gewebeschäden unter verschiedenen Bedingungen und zu unterschiedlichen Zeitpunkten soll immunmodulierbare Faktoren identifizieren, um entzündungsbedingte Schäden zu reduzieren. Insgesamt wird dieses Projekt moderne In-vitro-Modelle etablieren und nutzen, um tiefgreifende mechanistische Einblicke in die Entstehung und Entwicklung von HAP und VAP zu gewinnen und neue Wege zur Verbesserung der Behandlungsergebnisse bei schweren nosokomialen Infektionen zu eröffnen.

• DFG-Verfahren: Stelle