Verschiedene, gefärbte molekularbiologische Mikroskopaufnahmen.
Bildcollage von Molekülen, Organellen und Pathogenen in Lungenzellen und Lungengewebe; Copyright: Prof. Dr. Andreas C. Hocke

Lungenforschung

Lungenerkrankungen gehören weltweit zu den häufigsten Todesursachen. An der Charité hat sich die Lungenforschung als interdisziplinärer Forschungsschwerpunkt etabliert. Grundlagenwissenschaftlerinnen und -wissenschaftler, klinische Forscherinnen, Forscher, Ärztinnen und Ärzte unterschiedlicher Fachrichtungen arbeiten eng zusammen, um eine Vielzahl weit verbreiteter Lungenerkrankungen besser zu verstehen und neue diagnostische, präventive und therapeutische Strategien zu entwickeln.

Sie befinden sich hier:

Schwerpunkt Lungenforschung an der Charité

Besondere Schwerpunkte liegen in den Bereichen Infektionskrankheiten der Lunge, Lungenversagen (Acute Respiratory Distress Syndrome; ARDS), Pulmonale Hypertonie, obstruktive Lungenerkrankungen (Cystische Fibrose, Asthma bronchiale, COPD), thorakale Tumore und Lungenerkrankungen im Endstadium. Im wissenschaftlichen Fokus stehen dabei unter anderem das angeborene Immunsystem der Lunge, die pulmonale Mikrozirkulation, die Evolution pandemischer Infektionserkrankungen, die Epigenetik von Lungenerkrankungen, sowie die Lungenstrukturforschung. In translationalen Forschungsansätzen werden Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung in präklinischen und klinischen Studien validiert.

Animierte, drehende Icon-Grafik mit den Themenschwerpunkten der Charité-Lungenforschung.

Zum Netzwerk Lungenforschung an der Charité gehören folgende Kliniken und Institute:

  • Medizinische Klinik mit Schwerpunkt Infektiologie und Pneumologie
  • Klinik für Pädiatrie mit Schwerpunkt Pneumologie, Immunologie und Intensivmedizin
  • Klinik für Anästhesiologie mit Schwerpunkt operative Intensivmedizin
  • Klinik für Herz-, Thorax- und Gefäßchirurgie am Deutsches Herzzentrum Berlin
  • Institut für Physiologie
  • Institut für Virologie
  • Institut für Mikrobiologie und Infektionsimmunologie
  • Institut für Vegetative Anatomie
  • Berliner Institut für Gesundheitsforschung (BIH), Molekulare Epidemiologie

Die Lunge

Die Lunge ist ein lebenswichtiges Organ. Eine ihrer Hauptaufgaben besteht im Gasaustausch zwischen Atemwegen und Blut. Gleichzeitig schützt die Lunge den Körper vor eingeatmeten Schadstoffen und Infektionserregern. Durch ihren unmittelbaren Kontakt mit der Außenluft ist die Lunge in besonderem Maße potentiell schädigenden Umwelteinflüssen ausgesetzt. Zur Aufrechterhaltung ihrer Funktion besitzt die Lunge einen hochspezialisierten Aufbau und zahlreiche Immunmechanismen, die für die sofortige Entzündungs- und Abwehrreaktion auf Infektionen und Gewebeschäden verantwortlich sind. Bei beschädigter Lungenanatomie, sowie bei inadäquater oder gestörter Immunabwehr in der Lunge, hervorgerufen z.B. durch Primärerkrankungen oder äußere Einflüsse, kann es jedoch zum Verlust der Atemwegsfunktion, der Durchblutung der Lungenbläschen oder der Barrierefunktion zwischen Kapillare und Lungenbläschen kommen, wodurch die Gasaustauschfunktion der Lunge beeinträchtigt wird.


Beteiligte Institutionen

Pneumologische Grundlagenforschung und Translation

Icon-Grafik mit den Themenschwerpunkten der Klinik

Die Medizinische Klinik mit Schwerpunkt Infektiologie und Pneumologie beherbergt den Lehrstuhl für Pneumologie der Charité-Universitätsmedizin Berlin und ist an den drei klinischen Standorten der Charité mit Ambulanzen und bettenführenden Stationen einschließlich pneumologischer Intensiv- und Überwachungsstationen vertreten. Besondere wissenschaftliche Schwerpunkte liegen in der Erforschung der Lungenentzündung (Pneumonie), des Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS), der Pulmonalen Hypertonie (PH), obstruktiver Lungenerkrankungen (COPD, Asthma Bronchiale) und thorakaler Tumore. Diese Erkrankungen führen weltweit zu hoher Morbidität und Mortalität. Deshalb widmen sich zahlreiche international rekrutierte und renommierte Forscherinnen und Forscher gemeinsam mit klinisch tätigen Ärztinnen und Ärzten, in Zusammenarbeit mit universitären, außeruniversitären und Industrie-Partnern, der Erforschung dieser Erkrankungen mit dem Ziel, neue und bessere Therapien zu entwickeln. Wesentliche Unterstützung geben DFG und BMBF (z.B. SFB-TR84, CAPNETZ, PROGRESS, CAPSyS, Phage4Cure, SYMPATH), sowie Stiftungen und Fachgesellschaften. Auf diese Weise von der molekularen über die zelluläre Ebene bis hin zu komplexen Organ- und Tiermodellen entwickelte Therapiestrategien werden konsequent präklinisch und klinisch weiterverfolgt. So profitieren unsere Patientinnen und Patienten schon heute von der besonderen Expertise.


Translationale Forschung an Mukoviszidose und chronischen Atemwegserkrankungen

Icon-Grafik mit den Themenschwerpunkten der Klinik

Die Klinik behandelt Kinder- und Jugendliche mit dem gesamten Spektrum an Lungenerkrankungen, Infektionskrankheiten, Allergien, Immundefekten sowie autoimmunologischen Erkrankungen und verfügt über eines der größten Zentren zur Behandlung von Patienten mit Mukoviszidose (Cystische Fibrose) in Europa. Die wissenschaftlichen Schwerpunkte in der Lungenforschung liegen bei der Erforschung von Mukoviszidose, Asthma bronchiale und anderen chronischen Atemwegserkrankungen wie der Primären Ciliären Dyskinesie (PCD). Zusammengenommen gehören diese Lungenerkrankungen zu den häufigsten chronischen Erkrankungen im Kindes- und Jugendalter, das Verständnis der Krankheitsentstehung und kausale Therapieansätze sind jedoch weiterhin begrenzt. Mit Förderung der DFG, des BMBF, des NIH sowie des Berliner Instituts für Gesundheitsforschung (BIH) arbeiten Wissenschaftlerinnen, Wissenschaftler, Ärzte und Ärztinnen an dem gemeinsamen Ziel, die an der Krankheitsentstehung und Progression beteiligten Mechanismen, wie die Mukusobstruktion, chronische Inflammation und Infektion sowie das Remodeling der Atemwege besser zu verstehen und neue therapeutische Ansatzpunkte zu identifizieren. Mit Hilfe translationaler Forschungsansätze setzen wir die Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung ein, um die Prävention, Diagnostik und Therapie von chronischen Lungenerkrankungen zu verbessern. Dabei werden neue diagnostische und therapeutische Strategien in Kooperation mit dem Deutschen Zentrum für Lungenforschung (DZL) in frühen klinischen Studien überprüft, um sie zeitnah für Patienten verfügbar zu machen.


Pulmonale Organdysfunktion in der Akut- und Intensivmedizin: Grundlagen-, klinische und Versorgungsforschung

Icon-Grafik mit den Themenschwerpunkten der Klinik

Im Schwerpunkt Lungenforschung fokussiert die Klinik für Anästhesiologie m.S. operative Intensivmedizin auf die Erforschung von pulmonalen Organdysfunktionen und -interaktionen bei akut und kritisch erkrankten Patientinnen und Patienten. Neben den Entstehungsmechanismen eines pulmonalen Organversagens einschließlich des beatmungsinduzierten Lungenschadens steht der mit der Lunge assoziierte "Organ cross talk", vor allem auf Ebene der neuromuskulären und kognitiven Funktionen im Zentrum des Interesses (KFO 192/TP3, BioCog.eu). Dabei ist die Klinik in nationale und internationale Forschungsnetzwerke und -plattformen entsprechender Fachgesellschaften, wie z.B. TIFONet und ARDS-Netzwerk aktiv eingebunden. Innovative Präventions- und Therapiestrategien von der molekularen Ebene bis in die klinische Anwendung werden in experimentellen Modellen und klinischen Studien untersucht, so z.B. die Organprotektion im Kontext automatisierter Beatmungsstrategien oder extrakorporaler Organunterstützung der Lunge (ECMO) bei schwerem ARDS (DFG, BMBF, BIH). Translationale Verbundprojekte (BMWi; BMBF) widmen sich gemeinsam mit Industriepartnern der Weiterentwicklung von Medizintechnik für eine organprotektive Beatmung. In sektorenübergreifenden und interdisziplinären Versorgungsforschungsprojekten fördern wir die Einbindung wissenschaftlicher Erkenntnisse in die tatsächlich stattfindende evidenz- und konsensus-basierte Versorgung von Patienten in der Regelversorgung (Innofonds GBA).


Kardiopulmonale Interaktion

Icon-Grafik mit den Themenschwerpunkten der Klinik

Das DHZB ist mit über 100.000 Operationen im Bereich der Herz-, Thorax- und Gefäßchirurgie eine der führenden Institutionen ihrer Art in Europa, die das gesamte Spektrum kardiovaskulärer Erkrankungen vom Neugeboren bis ins hohe Lebensalter abdeckt.

Wesentliche Schwerpunkte in der klinischen Versorgung sind die Anwendung und Weiterentwicklung minimalinvasiver Techniken zur rekonstruktiven Klappenchirurgie, Katheter-basierte Verfahren zum Herzklappenersatz sowie die offene und endovaskuläre Behandlung der Aorta. Einen weiteren Schwerpunkt bildet die chirurgische Behandlung der schweren Herzinsuffizienz mit einem der weltweit größten Programme für mechanische Kreislaufunterstützung, sowie einem thorakalen Transplantationsprogramm, das die Herz-, Lungen-und kombinierte Herz-Lungen-Transplantation einschließt und zu einem der größten in Deutschland gehört. Im Rahmen des Berliner PAH-Netzwerkes übernehmen wir die chirurgische Therapie der chronischen thromboembolischen pulmonalen Hypertonie (CTEPH).

Im Bereich der Lungenforschung bestehen - basierend auf der vom Deutschen Zentrum für Herz-und Kreislaufforschung (DZHK) geförderten DZHK-Biomaterialbank enge Kooperationen mit der Charité, deren Ziel ein besseres Verständnis immunologischer Prozesse pulmonaler Erkrankungen ist. Ein aktuelles Beispiel (2019) stellt eine Kooperation mit dem Institut für Immunologie, dem Deutschen Rheumaforschungszentrum und anderen Einrichtungen der Charité dar, die zur Identifizierung neuer Mechanismen der antifungalen Th17-Antwort führte (Bacher P. et al, Cell 2019, in press). Zusätzlich werden in Kooperation mit dem Institut für Physiologie der Charité mit DZHK-Unterstützung translational Mechanismen der pulmonalen Hypertonie infolge Linksherzinsuffizienz untersucht, um neue Therapiemöglichkeiten zu entwickeln.


Pulmonale Physiologie & Pathophysiologie

Icon-Grafik mit den Themenschwerpunkten des Instituts

Die wissenschaftlichen Schwerpunkte des Instituts für Physiologie liegen auf den Bereichen Lungenforschung, Herz-Kreislaufforschung, und Weltraummedizin. In der Lungenforschung liegt der Fokus auf der translationalen Erforschung komplexer Krankheitsbilder wie dem akuten Lungenschaden (ARDS), dem Lungenödem oder der pulmonalen Hypertonie. Hierzu werden in einem Multiskalen-Ansatz molekulare und zelluläre Grundlagen physiologischer Regulationsmechanismen und pathophysiologischer Krankheitsprozesse erforscht, und das generierte Wissen sodann für die Entwicklung und präklinische Erprobung neuer therapeutischer Strategien umgesetzt.

Dabei kommen in silico Modelle und screening Verfahren, molekular- und zellbiologische Methoden, isolierte Gewebe und Organsysteme, präklinische tierexperimentelle Modelle und Alternativmethoden zum Tierversuch, sowie die Untersuchung humanen Gewebes zum Einsatz. Ein besonderer methodischer Schwerpunkt liegt in der Entwicklung und im Einsatz von Mikroskopie- und Bildgebungs-Techniken in intakten Organen oder in vivo, die mit zell- und molekularbiologischen Techniken einerseits, sowie modernsten physiologischen Messverfahren andererseits kombiniert werden.


Evolution pandemischer Viruserkrankungen

Icon-Grafik mit den Themenschwerpunkten des Instituts

Das Institut für Virologie befasst sich mit der Diversität und Evolution von Viren, insbesondere der Entstehung und Erkennung pandemischer Infektionserkrankungen durch Coronaviren und andere Atemwegsviren. Unsere Erkenntnisse fließen direkt in den Diagnostikbetrieb des größten deutschen universitären Dienstleisters für Virusdiagnostik ein.

Neuartige Viruserkrankungen (Emerging Infections) und Epidemien werden die globalisierte Gesellschaft in den kommenden Jahrzehnten vor große Herausforderungen stellen. Vermehrte Reise- und Handelsverbindungen führen dazu, dass der Mensch in vermehrten Kontakt mit Krankheitserregern kommt. Viren verfügen über besonders effiziente Übertragungswege und können deshalb globale Epidemien (Pandemien) auslösen. Ausbrüche von SARS, MERS, Vogel- und Schweinegrippe, Ebola und Zika-Infektion haben dies in jüngster Zeit verdeutlicht. Die meisten Virusepidemien beginnen als zoonotische Erkrankung und sind deshalb im Tier-Reservoir zu erkennen und zu bekämpfen. Die Überschneidung von Bedarfs- und Betätigungsfeldern mit der Veterinärmedizin wird im OneHealth Konzept gebündelt.  

Am Institut für Virologie wird das Forschungsnetz Zoonotische Infektionskrankheiten mit über 70 Teilprojekten zu bakteriellen, parasitären und viralen Zoonosen und der Verbund „RAPID – Risk Assessment in Prepandemic Respiratory Infectious Diseases“ koordiniert. Das Institut für Virologie ist zudem Teil des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung (DZIF), Partner in zahlreichen EU-Projekten (FP7 und Horizon 2020) wie beispielsweise COMPARE und Teil des SFB-TR84.


Angeborenes Immunsystem der Lunge

Icon-Grafik mit den Themenschwerpunkten des Instituts

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Instituts für Mikrobiologie und Infektionsimmunologie am Campus Benjamin Franklin in Liaison mit der Gruppe Mukosale Immunologie und Entwicklung des Immunsystems am Deutschen Rheuma-Forschungszentrum am Campus Mitte befassen sich mit der grundlegenden Frage, wie sich multizelluläre Organismen gegen Infektionen schützen. Im Fokus des Interesses steht das evolutionär alte, angeborene Immunsystem und die Rolle des Mikrobioms für Immunsystem-Fitness. In den letzten Jahren hat die Forschung des Instituts neue Paradigmen für eine Rolle des Immunsystems bei Regenerationsvorgängen des Epithels und bei der Organhomöostase zu Tage gefördert. Solche neuen Einsichten haben unser Denken über die Rolle des Immunsystems verändert und neue Wege für die Prävention und Therapie von Infektionen und entzündlichen Erkrankungen aufgezeigt. Die Forschung des Instituts wird u.a. durch Grants des Europäischen Forschungsrats (ERC, NutrImmune, ENTRI, DDRMac), die Deutsche Forschungsgemeinschaft und das BMBF (Nationales Forschungsnetz zoonotische Infektionskrankheiten) gefördert. Der Direktor des Instituts ist Sprecher des DFG Schwerpunktprogramms 1937 "Innate Lymphoid Cells" und am SFB-TR84 "Innate Immunity of the Lung" beteiligt.


Lungenstrukturforschung

Icon-Grafik mit den Themenschwerpunkten des Instituts

Das Institut für Vegetative Anatomie beherbergt den Lehrstuhl für Anatomie der Charité, mit dem die Leitung der Core Facility für Elektronenmikroskopie verbunden ist. Die Forschungsschwerpunkte des Instituts liegen in der funktionell orientierten Strukturanalyse der Lunge unter gesunden und krankhaften Bedingungen. Einen besonderen Schwerpunkt bilden experimentell-morphologische Untersuchungen zur dreidimensionalen Architektur der Lunge und zum pulmonalen Surfactantsystem. Surfactant hält die Lungenbläschen (Alveolen) offen, trocken und sauber. Die Zellen, die Surfactant produzieren (Typ-II-Alveolarepithelzellen) sind auch für die Regeneration der Deckzellschicht der Alveolen verantwortlich. Störungen in diesem System sind an der Entstehung und Verschlechterung einer Reihe von Lungenerkrankungen (z.B. akuter Lungenschaden, Fibrose) ursächlich beteiligt. Methodisch liegt der Fokus in der Entwicklung und Anwendung fortgeschrittener mikroskopischer, vor allem elektronenmikroskopischer (Kryopräparation, Immunelektronenmikroskopie, Volumen-Elektronenmikroskopie) und quantitativ-mikroskopischer (stereologischer) Verfahren zur Charakterisierung der Lungenstruktur.


Epigenetik von Lungenerkrankungen

Icon-Grafik mit den Themenschwerpunkten der BIH-Arbeitsgruppe

Die Arbeitsgruppe Molekulare Epidemiologie am Berliner Institut für Gesundheitsforschung und der Charité untersucht epigenetische Modifikationen, die an der Entstehung von Lungenerkrankungen beteiligt sind. Der Schwerpunkt liegt dabei auf frühkindlichem Asthma Bronchiale. Im Rahmen von longitudinalen Kohortenstudien werden Wechselwirkungen zwischen genetischer Veranlagung und Umwelteinflüssen auf das kindliche Epigenom analysiert und deren Bedeutung für die langfristige Prägung von Lungenfunktionsstörungen charakterisiert. Dabei sind Schlüsselereignisse, die den Wechsel von gesund nach krank determinieren von besonderem Interesse. Genom-weite longitudinale Analysen kombiniert mit systemmedizinischen Ansätzen werden zur Identifizierung prädiktiver Marker eingesetzt, um Risikopatienten frühzeitig identifizieren zu können. Einen weiteren Schwerpunkt bildet die Charakterisierung von Risikofaktoren als wesentliche Basis für präventive Maßnahmen.