Die Medizinische Fakultät und das Hamburg Center of 3R Research des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf (UKE) fördern drei innovative Forschungsprojekte in den kommenden zwei Jahren im Rahmen der 3R-Forschungsförderlinie mit insgesamt rund 250.000 Euro. Mit der Auszeichnung werden Forschungsansätze unterstützt, die im Sinne der 3R dazu beitragen, Tierversuche zu ersetzen, zu reduzieren oder die Bedingungen für notwendige Tierversuche zu verbessern.

„Die Projekte geben wichtige Impulse für eine moderne und zukunftsorientierte Forschung. Vor allem eröffnen sie neue Möglichkeiten, Krankheitsmechanismen besser zu verstehen und daraus innovative Ansätze für Diagnostik und Therapie zu entwickeln. Ich gratuliere allen Preisträger:innen herzlich und danke ihnen für ihre wertvolle Arbeit“, sagt Prof. Dr. Petra Arck, Forschungsdekanin des UKE.

„Das Hamburg Center of 3R Research verbindet unterschiedliche Disziplinen, um neue Wege für das Ersetzen, Reduzieren und Verbessern von Tierversuchen zu entwickeln. Mit der Förderlinie schaffen wir die Voraussetzungen dafür, dass aus innovativen 3R-Ideen konkrete Forschungsansätze werden“, so Prof. Dr. Maike Frye, Leiterin des Hamburg Center of 3R Research des UKE.

Für die aktuelle Förderlinie hatten sich 62 Wissenschaftler:innen mit insgesamt 30 Projekten beworben. Ein Gremium aus internen und externen Gutachter:innen haben drei Projekte für eine Förderung ausgewählt.

Neue Wege für die Nanobody-Forschung im Sinne der 3R

Mit 100.000 Euro wird das Projekt von Priv.-Doz. Dr. Björn Rissiek, Klinik und Poliklinik für Neurologie, gefördert, in dem er erforscht, wie Nanobodies künftig ohne vorherige Immunisierung von Tieren gewonnen werden können. Nanobodies sind besonders kleine Antikörperfragmente, die unter anderem natürlicherweise in Alpakas vorkommen und vielfältige Anwendungen in der biomedizinischen Forschung ermöglichen. Ihre Gewinnung erfordert bislang häufig die gezielte Immunisierung von Tieren.

Mit seinem Projekt ARCH (Alpaca Repertoire Collection of HCAbs) verfolgt Priv.-Doz. Dr. Rissiek dafür einen alternativen Ansatz: Aus Blutproben von rund 100 nicht immunisierten Alpakas soll die natürliche Vielfalt ihrer Nanobodies erfasst und dauerhaft für die Forschung verfügbar gemacht werden. Die Proben werden im Rahmen ohnehin durchgeführter tierärztlicher Untersuchungen gewonnen, sodass keine zusätzlichen Eingriffe erforderlich sind. Die gesammelten Nanobody-Sequenzen werden anschließend in einer zentralen Sammlung erfasst, in der Forschende gezielt nach Nanobodies suchen können, die eine bestimmte Zielstruktur binden. So lässt sich für unterschiedliche Forschungsfragen jeweils ein passender Nanobody identifizieren, ohne dafür erneut Tiere immunisieren zu müssen. Zugleich eröffnet ARCH neue Möglichkeiten für die Forschung: Die identifizierten Nanobodies könnten unter anderem für die Entwicklung therapeutischer Wirkstoffe oder in der medizinischen Bildgebung eingesetzt werden. Damit verbindet das Projekt die Umsetzung des 3R-Prinzips mit dem Aufbau einer langfristig nutzbaren Forschungsressource.

Chirurgisches Training mit 3D-Modellen statt mit Tieren

Ebenso wurde das Projekt 3D-PEDS von Dr. Mira Klix, Klinik und Poliklinik für Kinderchirurgie, mit rund 100.000 Euro gefördert. Gemeinsam mit der Studierendeninitiative SimLab entwickeln Prof. Dr. Christian Tomuschat, Klinik und Poliklinik für Kinderchirurgie, Dr. Rebecca Angresius, Klinik und Poliklinik für Allgemeinchirurgie sowie Dr. Louis Bellmann, Institut für Angewandte Medizininformatik, 3D-gedruckte realitätsnahe Modelle, an denen Kinderchirurg:innen operative Eingriffe üben können, ohne dafür Tiere einsetzen zu müssen.

Die Modelle sollen typische anatomische Strukturen und Operationssituationen abbilden und damit eine praxisnahe Ausbildung ermöglichen. Ergänzt werden sie durch ein stufenweise aufgebautes Trainingsprogramm, das von einfachen zu komplexeren Eingriffen führt. Eine KI-gestützte Anwendung gibt den Lernenden unmittelbar Rückmeldung zu ihrer Durchführung und hilft ihnen, ihre chirurgischen Fähigkeiten gezielt zu verbessern. Die Modelle können kostengünstig und mit handelsüblichen 3D Druckern hergestellt werden und sollen künftig an verschiedenen Kliniken des UKE eingesetzt werden. Ziel ist es, eine dauerhaft nutzbare Infrastruktur für die kinderchirurgische Ausbildung aufzubauen und bisherige tierbasierte Trainingsmethoden langfristig zu ersetzen.

Neues Plazentamodell als Alternative zu Tierversuchen

Im dritten ausgewählten Projekt (50.000 Euro Fördersumme) untersucht Dr. Ioannis Belios, I. Medizinische Klinik und Poliklinik und Klinik und Poliklinik für Geburtshilfe und Pränatalmedizin, wie sich die menschliche Plazentaschranke im Labor mithilfe menschlicher Plazentazellen funktionell nachbilden lässt, um die Mechanismen kongenitaler Infektionen zu untersuchen. Die Plazenta verbindet Mutter und Fötus, versorgt ihn mit Sauerstoff und Nährstoffen und schützt ihn zugleich vor Krankheitserregern. Einige Erreger wie das Zytomegalievirus (CMV) oder Toxoplasma gondii können diese Barriere jedoch überwinden und schwere Infektionen beim ungeborenen Kind verursachen. Wie dies geschieht, ist bislang nur unzureichend verstanden. Für die Untersuchung solcher Prozesse werden bislang häufig Tiermodelle genutzt.

In seinem Projekt entwickelt der Wissenschaftler stattdessen aus menschlichen Plazentazellen ein funktionelles Modell der Plazentaschranke, das zentrale Eigenschaften der natürlichen Barriere abbildet. So kann an dem Modell untersucht werden, wie Krankheitserreger mit der menschlichen Plazentaschranke interagieren und welche Mechanismen ihnen das Überwinden dieser Barriere ermöglichen. Dadurch können Infektionsprozesse direkt an menschlichem Gewebe erforscht und Erkenntnisse gewonnen werden, die sich besser auf den Menschen übertragen lassen. Die Plattform hat das Potenzial, tierexperimentelle Modelle bei der Erforschung kongenitaler Infektionen künftig zu ergänzen oder teilweise zu ersetzen.

Hamburg Center of 3R Research

Das kürzlich gegründete Hamburg Center of 3R Research (HC3R) des UKE bündelt die 3R-Aktivitäten im UKE und fördert die Entwicklung innovativer Forschungsmethoden. Als zentrale Plattform vernetzt das Center Wissenschaftler:innen aus verschiedenen Instituten und Kliniken, die daran arbeiten, die Abhängigkeit von Tiermodellen in der Forschung zu verringern. Dabei stehen die drei 3R-Prinzipien „Replace, Reduce, Refine“ – also Ersetzen, Reduzieren und Verbessern – im Mittelpunkt. Das HC3R fördert den Austausch von Fachwissen, Ressourcen und Technologien und unterstützt damit die Entwicklung und Umsetzung neuer Forschungsansätze.