Der Sonderforschungsbereich (SFB) 1270 „ELAINE“ der Universität Rostock widmet sich der Entwicklung neuartiger Therapieansätze für Knochen- und Knorpeldefekte sowie neurologische Erkrankungen, wie beispielsweise Parkinson. Mit einem interdisziplinären Team aus rund 80 Forscherinnen und Forschern aus verschiedenen Fachrichtungen wird angestrebt, elektrische Technologien in der Medizin gezielt zu nutzen. Die Leitung des SFB wechselte Anfang 2023 von Prof. Dr. Ursula van Rienen zu Prof. Dr.-Ing. Sascha Spors, da van Rienen in den Ruhestand geht. Diese Veränderungen erfolgen im Rahmen eines Projekts, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) seit 2017 gefördert wird und das kürzlich eine dritte Förderperiode von voraussichtlich 37 Millionen Euro bis 2029 bewilligt bekam. Dies verdeutlicht die hohe Relevanz der Forschung, besonders vor dem Hintergrund, dass bis 2060 jede dritte Person in Deutschland älter als 65 Jahre sein wird.
Die Forschungsziele des SFB umfassen die Entwicklung energieautonomer Implantate mit rückgekoppelter elektrischer Stimulation, die Generierung effizienter multiskaliger Simulationsmodelle für patientenspezifische Therapien sowie die Analyse der grundlegenden Mechanismen der elektrischen Stimulation in biologischem Gewebe. Insbesondere ist der SFB auf die Regeneration von Knochen- und Knorpelgewebe sowie die tiefe Hirnstimulation für die Behandlung von Bewegungsstörungen spezialisiert. Diese Forschungsansätze sind nicht nur innovativ, sondern auch notwendig, um den Herausforderungen einer alternden Bevölkerung zu begegnen und neue biomedizinische Implantate zu entwickeln.
Interdisziplinäre Zusammenarbeit
Das Projekt „ELAINE“ ist ein Leuchtturmprojekt in der Wissenschaftslandschaft von Mecklenburg-Vorpommern und erhält Unterstützung von mehreren renommierten Institutionen, darunter die Universitäten in Erlangen, Greifswald, Mainz und Köln, sowie die Hochschule Wismar und die Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover. Die Expertise der Beteiligten reicht von Informatik über Elektrotechnik bis hin zu Biologie, Chemie und Medizin.
Für die Entwicklung neuer Implantate spielt die Simulation eine zentrale Rolle. Physiker Nils Arbeiter untersucht Elektroden für Zellstimulation. Er stellte fest, dass unterschiedliche elektrische Eigenschaften zu variierenden Ergebnissen in den Experimenten führen. Durch computergestützte Modelle werden physikalische Größen wie elektrische Felder und mechanische Spannungen in Implantaten berechnet, was nicht nur die Effizienz und Sicherheit der Therapien erhöht, sondern auch dazu beiträgt, Tierversuche zu reduzieren.
Neuroimplantate im Fokus
Ein weiterer wesentlicher Forschungsbereich im Rahmen des SFB sind Neuroimplantate. Diese medizinischen Geräte werden im Nervensystem implantiert, um neurologische Funktionen zu verbessern oder wiederherzustellen. Dabei kommen häufig Methoden wie die elektrische Stimulation zur Anwendung, insbesondere bei der tiefen Hirnstimulation, um Störungen wie Dystonie oder Morbus Parkinson zu behandeln. Die gezielte Stimulation durch elektrische Impulse hat das Potenzial, den Schweregrad von Symptomen erheblich zu verringern und dadurch die Lebensqualität der betroffenen Patienten zu steigern.
Zusätzlich zur elektrischen Stimulation wird auch an innovativen Ansätzen gearbeitet, wie der chemischen Stimulation, bei der gezielte Effekte auf neuronale Pfade erzielt werden, sowie der Optogenetik, welche die Aktivierung von Neuronen durch lichtempfindliche Proteine umfasst. Diese Entwicklungen sind besonders vielversprechend, da sie neue Behandlungsmöglichkeiten eröffnen und in der Lage sind, bisher nicht behandelbare Krankheiten anzugehen.
Die Kombination aus experimenteller Forschung und digitalen Simulationen im SFB 1270 „ELAINE“ verspricht nicht nur Fortschritte in der Therapie von neuromuskulären Erkrankungen, sondern auch einen nachhaltigen Einfluss auf die Behandlung von regenerativen Therapien, was besonders im Kontext einer alternden Gesellschaft von großer Bedeutung ist. Die interdisziplinäre Ausrichtung und die umfangreiche Zusammenarbeit der beteiligten Institutionen unterstreichen die Innovationskraft dieses Forschungsprojekts.
In der Summe zeigt sich, dass der SFB 1270 „ELAINE“ eine integrale Rolle in der Forschung zu elektrischen Implantaten und deren Anwendung in der Medizin spielt. Die ambitionierten Ziele und Ergebnisse könnten far-reaching Auswirkungen auf die Zukunft der medizinischen Therapien haben, sowohl für die gegenwärtige als auch für die zukünftige Generation von Patienten.