Healthcare Mittelhessen

Wie entwickelt sich der Life Science Standort Mittelhessen?

Der VDI Mittelhessen und das Regionalmanagement Mittelhessen laden am 20. März 2025 auf die High-Tech Messe W3+ Fair in Wetzlar ein. Diskutieren Sie mit, über die Bedeutung der Schlüsselbranche Life Science für den Standort.

Das vollständige Programm und Anmeldung finden Sie hier.

Ebola: Im Kampf gegen globale Virus-Epidemien

Die Marburger Wissenschaftlerin Dr. Nadine Biedenkopf forscht an Mitteln gegen gefährliche Viren, wie Ebola. Silvestrol macht Hoffnung.

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Trendbericht: Krebstherapie der Zukunft

Neben Operation, Strahlen- und klassischer Chemotherapie kommen zunehmend gezielt wirkende und individuell auf den Patienten zugeschnittene Medikamente (targeted therapies) zum Einsatz.

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Schlafmedizin in Marburg: Dem Schnarchen auf der Spur

Viele Menschen weltweit schnarchen. Schnarchen kann jedoch ein Anzeichen für eine Schlafapnoe sein, welche unbehandelt zu einem gestiegenen Herzinfarkt- und Schlaganfall-Risiko führt. In Marburg forschen Experten an Therapieverfahren für solche Schlaf- und Atmungsstörungen.

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E-Health: „Patienten zeitgemäß mit hochwertiger Medizin versorgen“

Die Digitalisierung verändert das Gesundheitswesen: E-Health verbindet neuste IT-Technologien und Medizin. Das Ziel ist eine patientengerechte und zeitgemäße, moderne Versorgung.

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Laser-Mikrodissektion: Krebs besser erforschen

Früherkennung kann bei einer Krebserkrankung Leben retten. Die Laser-Mikrodissektion ermöglicht gezielte Zelluntersuchungen und eine präzise Krebsforschung.

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Forschungsallianz: Im Kampf gegen Antibiotikaresistenzen

In Mittelhessen stellen sich Forscher dem Kampf gegen die Antibiotika-Resistenzen und suchen neue Wege zur Bekämpfung von Infektionskrankheiten.

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Ebola: Im Kampf gegen globale Virus-Epidemien

Wenn irgendwo auf der Welt ein gefährliches Virus, wie Ebola, ausbricht, wird die Zeit zum Handeln knapp. Um schnell und effektiv auf solche Krisen reagieren zu können, forscht die Marburger Wissenschaftlerin Dr. Nadine Biedenkopf an wirksamen Gegenmitteln. Besonders der Naturstoff Silvestrol macht Hoffnung.

Schleichend aber mit tödlicher Wucht bricht sich das Drama Bahn: Meist beginnt es mit einzelnen Patienten. Deren Symptome verschlechtern sich rapide. Dann häufen sich Meldungen ähnlicher Fälle im näheren Umkreis. Schließlich überrollt die virale Infektion ganze Regionen, Länder und macht auch an Grenzen nicht halt. So geschehen im Sommer 2014: In mehreren westafrikanischen Staaten infizierte das Ebolavirus in wenigen Monaten tausende Menschen. Und die Welle ergreift schnell auch andere Teile der Welt: Meldungen von Patienten mit Ebolafieber tauchen überall auf. Auf dem Höhepunkt der Epidemie werden sogar einzelne Fälle in den USA, Spanien und Italien bekannt. Infizierte Reisende und Helfer hatten das Virus eingeschleppt. Im August 2014 schlägt die Weltgesundheitsorganisation (WHO) Alarm und ruft einen globalen Gesundheitsnotstand aus. Erst im August 2015 erklären die WHO-Experten diesen für beendet – mit einer schaurigen Bilanz: 28.000 infizierte Menschen und 11.000 Tote innerhalb eines Jahres.

Menschen starben 2015 in Westafrika im Zuge einer Ebolafieber-Epidemie.

weitere Menschen infizierten sich mit dem Virus.

Gesucht: Ein Breitbandmittel gegen lebensgefährliche Viren

Damit solche Epidemien schneller eingedämmt werden oder gar nicht erst ausbrechen, forscht ein rund 20-köpfiges Wissenschaftlerteam um Prof. Stephan Becker am virologischen Institut der Philipps-Universität Marburg an neuen Wirkstoffen. Auch die Virusexpertin Dr. Nadine Biedenkopf ist Teil des Teams: „Ich will helfen, solche Katastrophen wie die Ebolakrise von 2014 zu verhindern.“ Für die Forscher markiert der Ausbruch des Ebolafiebers 2014 in Westafrika ein einschneidendes Erlebnis: „Gefühlt war es zunächst einmal wie eine Niederlage. Wir hatten jahrelang in Sachen Ebolavirus gearbeitet und wir haben es dann trotzdem nicht geschafft, den Ausbruch zu verhindern“, erklärt Prof. Stephan Becker. Das Problem: „Bislang gibt es kein Heilmittel gegen den Erreger“, so Becker. Wenn es nach den Marburger Forschern geht, soll sich das aber so schnell wie möglich ändern.

Doch dazu müssen die Forscher eine große Herausforderung meistern: „Wir wissen nicht, wann sie auftreten und mit welchem Ausmaß sie auftreten, geschweige denn welcher Erreger die Ursache ist. Gerade deswegen ist es wichtig, Mittel mit einer antiviralen Breitbandwirkung zu entwickeln, die sich nicht gezielt gegen ein spezielles Virus richten, sondern gegen die Mechanismen, die viele Viren gleichzeitig nutzen“, erklärt Virusexpertin Biedenkopf.

Ein erster großer Erfolg ist der 37-jährigen Humanbiologin mit der Erforschung eines Naturstoffes namens Silvestrol gelungen. Auf Initiative von Prof. Arnold Grünweller vom pharmazeutischen Institut der Philipps-Universität untersuchte Biedenkopf die antivirale Wirkung von Silvestrol. Dieser Auszug aus dem asiatischen Mahagonigewächs Aglaia foveolata hemmt die Produktion und Vermehrung von Proteinen des Ebolavirus. Der entscheidende Vorteil: Der Naturstoff ist breit anwendbar. Es kann gleich mehrere unterschiedliche Viren bekämpfen, die nicht miteinander verwandt sind, aber einen gemeinsamen Nenner haben: „Sie nutzen den gleichen Mechanismus für ihre Vermehrung“, so Biedenkopf. Für ihren spektakulären Fund erhielt Dr. Nadine Biedenkopf bereits 2017 den Marburger Biotechnologie- und Nanotechnologie-Förderpreis. Sollten sich die Hoffnungen bestätigen, könnte mit der Entdeckung von Silvestrol ein entscheidender Schritt auf dem Weg zur Entwicklung eines Heilmittels gelungen sein, das bereits bei Ausbruch einer Krise die Ausbreitung des Virus stoppen kann.

Gefragt: Politische Unterstützung für die Entwicklung antiviraler Mittel

Aber bis zur endgültigen Marktreife des Produkts ist der Weg allerdings noch weit: „Während die Grundlagenforschung an den Universitäten durch öffentliche Gelder finanziert wird, ist der Übergang in die klinische Forschung sehr teuer“, so Biedenkopf. Die Entwicklungskosten für solche Medikamente sind hoch und für Pharmafirmen meist nicht wirtschaftlich. Aber auch die afrikanischen Länder können den Preis nicht zahlen. Biedenkopf fordert deshalb politische Unterstützung: „Die Politik muss stärker Verantwortung übernehmen und Strategien aufstellen, damit antivirale Mittel mit Breitbandwirkung so weit entwickelt werden können, dass sie im Ausbruchsfall angewendet werden können.“

Das wissenschaftliche Know-how und die technische Ausstattung dafür sind in Marburg bereits vorhanden. Das virologische Institut der Philipps-Universität Marburg verfügt über eines von weltweit etwa 20 Hochsicherheitslaboren, das für die Erforschung hochpathogener Erreger, wie dem Ebolavirus, ideale Voraussetzungen bietet. So waren die Marburger Virologen bereits in der Krise 2014 maßgeblich an der Entwicklung des rettenden Impfstoffs beteiligt, der schließlich zur erfolgreichen Eindämmung der Ebolakrise führte.

Die Konsequenzen, die in Marburg aus der Krise gezogen wurden, haben die Arbeit der Forscher entscheidend verändert: „Wir legen jetzt einen stärkeren Schwerpunkt auf die angewandte Forschung“, sagt Prof. Stephan Becker. Denn: „Ist die Krise erst einmal da, ist es für die Entwicklung wirksamer Gegenmittel eigentlich viel zu spät“, so Becker. Jeder Tag, den die Forscher dann brauchen, um ein geeignetes Mittel auf den Markt zu bringen, kostet Menschenleben. Nadine Biedenkopf will nun an ihre bisherigen Erfolge anknüpfen: Als nächsten Schritt plant sie präklinische Studien, um die Nebenwirkung von Silvestrol zu testen – und um langfristig viele Leben zu retten.

Ebola – ein lebensgefährliches Virus

Ebola, auch bekannt als Ebolafieber, ist eine lebensgefährliche Virus-Erkrankung. Die Übertragung erfolgt über den direkten Kontakt mit Blut, Körperflüssigkeiten und Organen von infizierten Menschen. In 25 bis 80 Prozent der Fälle verläuft die Krankheit tödlich. Als Symptome treten zu Beginn grippeähnliche Beschwerden auf, gefolgt von Erbrechen und Durchfall und Blutungen. Ein Impfstoff ist derzeit in der Entwicklung, doch bislang gibt es keine gezielte Behandlung.

Erstmals brach Ebola 1976 in der Demokratischen Republik Kongo aus. Die meisten Menschen, die damit in Berührung kamen, starben. Seitdem trat die Epidemie in mehreren afrikanischen Ländern auf. Im Dezember 2013 brach Ebola in Guinea aus. Von dort breitete sich die Krankheit großflächig in Westafrika aus, zum Beispiel in Liberia und Sierra Leone. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) rief einen weltweiten Gesundheitsnotstand aus. Bei dem Ausbruch starben laut WHO über 11.300 Menschen. Es handelt sich um den größten bekannten Ebola-Ausbruch. 2018 brach der Ebola-Virus erneut in der Demokratischen Republik Kongo aus – mit über 2.500 Infizierten und 1.600 Todesfällen bisher. Die WHO rief erneut einen internationalen Gesundheitsnotstand aus.

Trendbericht: Krebstherapie der Zukunft

„Den Krebs“ gibt es nicht – jeder Tumor ist anders. Deshalb erweitert die Forschung das Arsenal im Kampf gegen die Krankheit kontinuierlich: Neben Operation, Strahlen- und klassischer Chemotherapie kommen zunehmend gezielt wirkende und individuell auf den Patienten zugeschnittene Medikamente zum Einsatz. Diese „targeted therapies“ richten sich gegen bestimmte biologische Merkmale des Tumors – und können den Weg für eine personalisierte Medizin freimachen.

Nicht nur die Art des Tumors, sondern auch der Krankheitsverlauf unterscheidet sich von Patient zu Patient. Daher muss eine effektive medizinische Behandlung auf die individuelle Situation zugeschnitten werden. Gezielt einsetzbare Wirkstoffe (engl. „targeted therapies“) sollen in Zukunft dazu beitragen. Im Gegensatz zur klassischen Chemotherapie, greifen sie nur krankhaft veränderte Zellen an, ohne die gesunden zu schädigen. Um die Wirkungsweise dieser „targeted therapies“ zu verstehen, muss man einen Blick auf die Krebsentstehung werfen: Von „Krebs“ spricht man dann, wenn Zellen mutieren, sich unkontrolliert vermehren, in umliegendes Gewebe einwachsen und es so zerstören. Diese bösartigen Tumore sind unabhängig von regulierenden Wachstumssignalen in der Lage, ihre eigene Nährstoffversorgung zu sichern und den zellulären Stoffwechsel zu beeinflussen. Zudem besitzen sie die Fähigkeit, sich der immunologischen Abwehr zu entziehen und werden somit zu einer potenziell tödlichen Gefahr für den menschlichen Körper.

Jeder Tumor ist einzigartig

Aber wie erlangen Körperzellen ihre zerstörerischen Eigenschaften? Der Schlüssel hierzu liegt in den Genen: Die Wissenschaft ist sich einig: Krebszellen entstehen durch spontane Genveränderungen, also Mutationen in gesundem Gewebe. Mehrere hundert solcher Mutationen sind aktuell bekannt und in Verdacht, sowohl bei der Entstehung als auch beim Fortschreiten einer Krebserkrankung beteiligt zu sein. Die gute Nachricht: Jede bösartige Zellveränderung ist ein potenzielles Angriffsziel für eine zielgerichtete Krebstherapie. So greifen Ärzte bereits heute neben der klassischen Chemotherapie immer häufiger auf Medikamente zurück, die explizit Schlüsselstellen blockieren, die der Krebs für sein Wachstum benötigt. Gesunde Zellen bleiben weitgehend verschont. Die Genveränderungen, die zur Zell-„Entartung“ führen, können jedoch trotz gleicher Krebsart von Patient zu Patient unterschiedlich sein. Das genetische Profil eines jeden Tumors ist somit einzigartig.

Um die mutierten Zellen von gesundem Gewebe zu isolieren und für molekulargenetische Untersuchung zugänglich zu machen, kommt zum Beispiel die Laser-Mikrodissektion zum Einsatz. Eine umfassende molekulare Beschreibung der Mutation gibt anschließend Auskunft über deren spezielle Eigenschaften – und im Idealfall auch darüber, wie der Tumor sich bestmöglich behandeln lässt. In der Anwendung befinden sich momentan monoklonale Antikörper, die „von außen“ Wachstumssignale unterdrücken, kleine Moleküle wie die sogenannten Tyrosinkinasehemmer, die „von innen“ Signalketten unterbinden oder Angiogenesehemmer, die die Versorgung des Tumors hemmen.

Bei der Immuntherapie soll dagegen das durch die Krebszellen ausgebremste Immunsystem „angeschoben“ werden. Diese Art der Therapie ist vielseitig. Beispielsweise können dem Patienten entnommene T-Zellen so verändert werden (chimäre Antigenrezeptor-T-Zell-Therapie), dass sie nach der Reinfundierung (Zurückführung körpereigener Flüssigkeiten ins Gefäßsystem) bösartige Zellen wieder erkennen und zerstören.

Biomarker als Indikatoren

Allgemeine Grundlage und Voraussetzung für die „targeted therapies“ sind moderne und aktuelle molekulargenetische Diagnosemethoden. Sie beantworten sowohl die Fragen nach Mutationen in gesunden und Tumorzellen als auch nach weiteren charakteristischen Merkmalen. Denn Veränderungen in der Ausprägung oder der Menge bestimmter Gene oder Genprodukte stellen sogenannte Biomarker dar. Solche Biomarker geben Auskunft über die spezifischen Eigenschaften des Tumors. Basierend auf diesen Eigenschaften können dann zielgerichtete Therapien passend für den Patienten ausgewählt werden. Biomarker erlauben zudem eine Vorhersage darüber, ob eine bestimmte Behandlungsmethode wirkt und geben Auskunft über den bisherigen Verlauf der Erkrankung. Unabhängig, ob es sich beispielsweise um Brust-, Prostata- oder Darmkrebs handelt, glauben Experten an eine zielgerichtete Tumorbehandlung, ausschließlich dem individuellen genetischen Profil entsprechend.

Fortschritte auch bei der Strahlentherapie

Fortschritte gibt es aber auch bei der Strahlentherapie, die als rein lokal wirkende Maßnahme eine weitere zentrale Säule der Krebstherapie darstellt: Ihre Aktualität zeigt sich auch in der Veröffentlichung des Teams um Juniorprofessorin Olalla Vázquez von der Philipps-Universität Marburg. Aktiviert man eine Substanz in bösartigem Gewebe und bestrahlt sie mit Licht, erzeugt sie aggressiven Sauerstoff und leitet die Zerstörung des mutierten Gewebes ein. Ziel der Strahlentherapieforschung ist, die Bestrahlung weiter zu präzisieren, um Patienten schonend, aber hocheffektiv zu behandeln. Im Marburger Ionenstrahl-Therapiezentrum (MIT) wird sowohl mit Wasserstoffionen (Protonen) als auch mit Kohlenstoffionen bestrahlt. Diese Behandlung ist hochwirksam und bietet Patienten mit bisher strahlentherapeutisch schwer beherrschbaren Tumoren neue Behandlungsmöglichkeiten. Im Rahmen der Strahlentherapie von Tumoren ist durch den Einsatz der Partikelstrahlung daher auch bei Behandlung ausgedehnter oder sehr komplexer Bestrahlungsvolumen eine optimale Schonung von Risikoorganen wie Herz, Lunge, Leber oder Nieren möglich.

Bei allem Fortschritt neuer Behandlungsmethoden und Medikationen lässt sich Tumorwachstum und Streuung jedoch nicht immer verhindern. Tumore weisen häufig eine Vielzahl an Veränderungen auf, die noch nicht alle erforscht oder identifiziert sind. Auch gibt es auch noch nicht für alle bekannten Veränderungen geeignete Medikamente. Aufgrund der intensiven Forschung gehen Experten jedoch davon aus, dass die neuen Ansätze der gezielten und personalisierten Medizin das Potenzial haben, eine ganz neue Ära der Krebstherapie einzuläuten.

Schlafmedizin in Marburg: Dem Schnarchen auf der Spur

Schnarchen kann ein Indiz für Schlafapnoe sein, die mit einem erhöhten Risiko für Herzinfarkte und Schlaganfälle einher geht. Im schlafmedizinischen Zentrum Marburg forscht ein Expertenteam an Diagnose- und Therapieverfahren für Schlaf- und Atmungsstörungen. Betroffene können sich hier untersuchen lassen.

Müde, antriebslos, erschöpft: Der Alltag für viele Menschen. Um erholt aufzuwachen, reichen einem Erwachsenen in der Regel sieben bis neun Stunden Schlaf. „Wer sich über längere Zeit, trotz genug Schlaf, nur schlecht erholt, sollte sich dringend untersuchen lassen – Schlafapnoe könnte eine Ursache sein“, erklärt Prof. Dr. Ulrich Koehler, Leiter des schlafmedizinischen Zentrums in Marburg. Besonders Schnarcher sind gefährdet an dem obstruktiven Schlafapnoe-Syndrom (OSAS) zu leiden. Charakteristisch für die Krankheit: Atemaussetzer. Sie sind Auslöser für Herzinfarkte und Schlaganfälle.

Atemstillstand durch Schlafapnoe

Um Folgerisiken, wie Schlaganfall oder Herzinfarkt vorzubeugen, rät der Experte, Wachsamkeit bei Anzeichen wie extremer Tagesschläfrigkeit, andauernder Erschöpfung, geringer Leistungs- sowie Merkfähigkeit und lautem Schnarchen. Denn wer schlecht schläft, gefährdet nicht nur seine Gesundheit, sondern sogar die anderer Menschen – zum Beispiel im Straßenverkehr: Vor allem Risikoberufsgruppen, wie Bus- und Lkw-Fahrer, sind häufig von Sekundenschlaf betroffen – das Unfallrisiko steigt enorm. „Schlaf soll entmüden. Nur so ist man tagsüber leistungsfähig“, sagt der Experte.

Marburg: Wiege der Schlafmedizin

Vor rund 40 Jahren behandelte Prof. Dr. Ulrich Koehler, Leiter des schlafmedizinischen Zentrums in Marburg, zusammen mit einem Team, erstmals in Deutschland, die unerforschte Krankheit Schlafapnoe. In den 1980er Jahren entwickelte sich aus einer reinen Forschungseinheit das erste klinisch arbeitende Schlaflabor für Diagnostik und Therapie. Mit der Messeinheit ‚Marburger Koffer’ konnte man weltweit Patienten mit schlafbezogenen Atempausen im häuslichen Umfeld untersuchen. Dabei fiel auf, dass lautes Schnarchen ein Indiz für das obstruktive Schlaf-Apnoe-Syndrom (OSAS) ist. Studien belegen, dass 60 Prozent der Männer und etwa 40 Prozent der Frauen nachts schnarchen. Männer leiden häufiger an einem OSAS, weil bei ihnen die Fettverteilung in der oberen Körperhälfte ausgeprägter ist – vor allem am Hals. Bei Frauen verteilt sich das Körperfett mehr am Gesäß und in den Beinen.

Ursache einer obstruktiven Schlafapnoe ist erschlaffte Muskulatur bzw. eine anatomische Einengung des oberen Atemweges im Zungengrundbereich. Übergewicht begünstigt dies zusätzlich. Der Luftstrom beim Einatmen lässt die zusammengefallenen Schlundmuskeln so stark vibrieren, dass laute Töne entstehen. Das verursacht unangenehmes Schnarchen. In schweren Fällen blockiert das Gewebe den Luftfluss – Atmen ist dann unmöglich. Die Folge: Hypoxämie, Sauerstoffmangel im Blut. Es droht eine Sauerstoffunterversorgung lebenswichtiger Organe. „Zehn Sekunden, in Extremfällen bis zu über eine Minute dauern die Atempausen“, sagt Koehler. Ständiges Ringen nach Luft bedeutet für den Körper Stress. „Manche Patienten schütten im Schlaf mehr Stresshormone aus als tagsüber unter körperlicher Belastung“, berichtet Koehler.

CPAP-Geräte für besseren Schlaf

Das Auftreten einer obstruktiven Schlafapnoe hängt von unterschiedlichen Faktoren ab: Geschlecht, Alter, Gewicht und Lebensstil haben Einfluss, aber auch anatomische Fehlstellungen im Rachenraum und genetische Veranlagung können die Erkrankung befördern. Nach eingängiger Untersuchung und Diagnose im Schlaflabor, behandeln Prof. Dr. Koehler und sein Team OSAS-Patienten meist mit maschinellen Beatmungsformen, wie CPAP-Geräten (Continuous Positive Airway Pressure). Das Gerät stößt über eine Maske einen Luftdruck aus, der den zusammengefallenen Atemweg des Patienten stabilisiert und quasi als Schiene wirkt. Ein einfaches Verfahren, das ganz ohne Operation auskommt. Dafür muss der Erkrankte die Maske allerdings jede Nacht tragen. „Die Therapieeffekte des CPAP-Geräts sind genial. Bisher ist es die einzig erfolgreiche Lösung, den Atemweg ohne chirurgischen Eingriff offenzuhalten“, sagt Koehler. Bereits nach einer Nacht mit Maske, berichten OSAS-Patienten über eine deutliche Verbesserung ihres Zustandes. Darüber hinaus empfiehlt er ihnen einen gesunden Lebensstil: Alkohol- und Nikotinverzicht und Gewichtsreduktion bei Übergewicht.

Schlafstörungen durch digitale Medien

Nicht jeder, der schlecht schläft, muss zwingend an Schlafapnoe leiden. Auch die intensive abendliche Nutzung von Smartphone und Co. kann den Schlaf stören. Laut Koehler sind Schlafstörungen auch das Resultat digitalen Konsums. Am häufigsten betroffen: junge Erwachsene. Sie chatten meist bis tief in die Nacht am Handy oder surfen im Internet. Das späte Zubettgehen und aufregende Inhalte auf Webseiten erzeugen innere Unruhe und Gedankenkino. Viele seiner Patienten sind übermüdete Jugendliche. „Fünf bis sechs Stunden Schlaf sind für Heranwachsende viel zu kurz. Sie glauben, sie könnten den Schlaf, der ihnen unter der Woche fehlt, am Wochenende kompensieren – das ist ein Irrglaube“, erklärt der Schlafforscher. Für hohe Leistungsfähigkeit am Tag, brauchen gerade junge Menschen mehr Schlaf als ihre älteren Kollegen. Der Experte empfiehlt bei Einschlafproblemen, jeden möglichen Stressfaktor, wie Handy oder Tablet, vor dem Zubettgehen auszuschalten. Zur gleichen Uhrzeit ins Bett gehen – das gilt auch für Erwachsene. Lange Spaziergänge bei Tageslicht und sich am Rhythmus der Sonne orientieren. All das hilft bei harmlosen Ein- und Durchschlafproblemen.

Nicht immer sind Diagnosen einfach. Manchmal löst Koehler rätselhafte Fälle, die nicht zusammenpassen. „Ich hatte schon Patienten mit 500 bis 800 Atempausen, die allenfalls ein Viertel ihrer gesamten Schlafdauer atmeten und am nächsten Morgen topfit waren“, erinnert sich der Wissenschaftler. Aber genau das reizt ihn: Unerklärliches erforschen, um weltweit Menschen zu helfen. So begann das Forscherteam um Prof. Dr. Ulrich Koehler vor rund 40 Jahren in Marburg, seltene Schlafkrankheiten zu studieren. Heute arbeiten er und sein Team in enger Kooperation mit der Technischen Hochschule Mittelhessen (THM) und Industrieunternehmen in der Region. Der Mix aus Medizinern, Forschern und Medizinwirtschaft bringt nicht nur den Standort Marburg voran, sondern leistet auch international einen großen Beitrag zur Erforschung schlafbezogener Krankheiten, wie Narkolepsie (Schlafsucht), Schlafwandeln und Bruxismus (Zähneknirschen). Aktuell kümmern sich die Wissenschaftler vor allem um Forschungsprojekte im Bereich Telemedizin. „Es ist ein sehr fruchtbares Miteinander – wir haben zusammen in den letzten Jahren viele technische Geräte entwickelt“, sagt Prof. Dr. Koehler.

E-Health: „Patienten zeitgemäß mit hochwertiger Medizin versorgen“

Die Digitalisierung verändert das Gesundheitswesen: E-Health verbindet neuste IT-Technologien und Medizin. Das Ziel ist eine patientengerechte und zeitgemäße, moderne Versorgung. Armin Häuser, Geschäftsführer des Kompetenzzentrums für Telemedizin und E-Health und Projektmitarbeiterin Susanne Tran, erklären im Interview warum Digitalisierung in der Patientenversorgung immer wichtiger wird und wie dies zur Entlastung des medizinischen Personals beitragen kann.

Was bedeutet digitale Transformation im Bereich Gesundheit und warum ist Digitalisierung so wichtig?

Armin Häuser: Die digitale Transformation bedeutet für mich Fortschritt in der Patientenversorgung und Entlastung für medizinisches Personal. Konkret stehen nach wie vor der Patient und die Qualität der Behandlung im Vordergrund. Gleichzeitig werden immer mehr Menschen immer älter, was das Gesundheitssystem gerade in Zeiten des Fachkräftemangels an seine Grenzen bringt. Telemedizin und E-Health sind hierfür nicht die alleinige Lösung, aber ein guter und wichtiger Ansatz.

Das Kompetenzzentrum für Telemedizin und E-Health ist eine Einrichtung des Landes Hessen und will den Einsatz digitaler Techniken im Gesundheitswesen fördern. Was genau sind die Ziele des Zentrums?

Armin Häuser: Das Kompetenzzentrum hat zum Ziel, die Digitalisierung im Gesundheitswesen voranzubringen, insbesondere die sektorenübergreifende elektronische Kommunikation zu verbessern, neue und bedarfsgerechte Versorgungsformen zu implementieren und bedarfsgerechte Versorgungsketten mithilfe von telemedizinischen und E-Health-Lösungen zu etablieren.

Weiterhin soll die Wirksamkeit und Funktionalität von Informations- und Kommunikationstechnologien gefördert werden und der Auf- und Ausbau von nationalen und internationalen Kooperationen unterstützt werden. Die Ausarbeitung von Konzepten und Leitlinien sowie die Hilfestellung bei Problemlösungen erfolgen dabei ohne Werbung für bestimmte oder die Entwicklung eigener Softwareprodukte.

Das Kompetenzzentrum für Telemedizin und E-Health des Landes Hessen berät und unterstützt die Landesregierung bei…

der Digitalisierung des Gesundheitswesens und somit der Verbesserung der sektorenübergreifenden elektronischen Kommunikation im Gesundheitswesen,
der Implementierung von neuen, bedarfsgerechten Versorgungsformen und der Ausgestaltung von bedarfsgerechten Versorgungsketten mithilfe von telemedizinischen und E-Health-Lösungen,
Fragen zur Funktionalität und Wirksamkeit von Informations- und Kommunikationstechnologien,
Aspekten und Faktoren für die Entwicklung, den Betrieb, die Nutzung und die Integration von digitalen Systemen und Anwendungen,
dem Auf- und Ausbau von nationalen und internationalen Kooperationen,
gesetzlichen und normativen Anforderungen an Medizinprodukte (MPG, FDA) sowie
der Bewertung von Projektanträgen und Projekten (fachliche Analysen, Beratung, Stellungnahme).

Warum hat man Mittelhessen als Standort gewählt?

Susanne Tran: Die Region Mittelhessen bietet sich deshalb an, weil das Kompetenzzentrum eine Hochschulkooperative ist und beide Hochschulen, die Technische Hochschule Mittelhessen und die Justus-Liebig-Universität, hier ihren Sitz haben und ihre besonderen Kompetenzen einbringen. Zum anderen gibt es gerade in Mittelhessen besonders viele Akteure des Gesundheitswesens, die wir zur Zielgruppe haben. Wir wollen als Ansprechpartner vor Ort und mit den Ärzten, medizinischen Versorgungszentren und Krankenhäusern im Dialog sein.

Mit welchen Partnern arbeiten Sie zusammen?

Susanne Tran: Unsere Zielgruppen sind: Ärzte und Ärztenetze, Krankenhäuser, Krankenkassen, Apotheken und Sanitätshäuser, Reha-Zentren, Pflegeeinrichtungen und Rettungsdienste. Wie erwähnt ist das Kompetenzzentrum eine hochschulübergreifende Einrichtung, der Technischen Hochschule Mittelhessen und der Justus-Liebig-Universität, die vom Hessischen Ministerium für Soziales und Integration gefördert wird.

Wie kommt eine Partnerschaft zustande und wie verläuft die Kollaboration?

Susanne Tran: Eine Beratung im Kompetenzzentrum beginnt meist mit der Kontaktaufnahme per E-Mail oder über das Anfrageformular auf unserer Website. Es ist aber auch möglich über das Telefon oder auf Messen und Veranstaltungen persönlich mit uns Kontakt aufzunehmen. Darauf folgen persönliche Treffen, in denen, je nach Wunsch der Anfragenden, deren Räumlichkeiten besucht und Praxisabläufe angesehen werden können. Die Beratung ist aber auch in unseren Räumlichkeiten in Gießen möglich. Bei einem persönlichen Kennenlernen werden die Beratungsschwerpunkte erläutert und die Beratungswünsche und -ziele aufgenommen. Auf dieser Grundlage erarbeiten wir ein Beratungskonzept. Im Anschluss an die erfolgte Beratung und Hilfestellung werden die Beratungsziele überprüft und die Beratung abgeschlossen. Mit einigem zeitlichen Abstand fragen wir weiteren Beratungsbedarf ab.

Wo sehen Sie das Kompetenzzentrum in 5 Jahren?

Armin Häuser: Aktuell ist unsere Förderungsdauer auf das Ende des Jahres 2019 begrenzt. Das Kompetenzzentrum hat sich in der kurzen Zeit seines Bestehens bereits sehr gut etabliert, viele Beratungen durchgeführt und Kontakte geknüpft, sodass wir auf die Fortsetzung und den Ausbau der Förderung hoffen. Es liegen schon jetzt vielversprechende Ideen bereit, wie das Kompetenzzentrum bei der großen Aufgabe der Digitalisierung im Gesundheitswesen weiterhin erfolgreich genutzt werden kann.

Laser-Mikrodissektion: Krebs besser erforschen

Früherkennung kann bei einer Krebserkrankung Leben retten. Die Laser-Mikrodissektion ermöglicht gezielte Zelluntersuchungen und eine präzise Krebsforschung. Experten der MicroDissect GmbH entwickeln dafür innovative membrangestützte Verbrauchsmaterialien – eine Garantie für die hohe Reinheit der Proben und zuverlässige Analyseergebnisse und damit wichtige Grundlage für die Molekularbiologie.

Je früher ein Tumor erkannt wird, desto zielgerichteter kann die Behandlung starten – das steigert auch die Überlebenschancen. Um die Ursachen für Krebserkrankungen zu erforschen, untersuchen Wissenschaftler die auffälligen Zellen beispielsweise mittels Biopsie: Dabei entnimmt der Arzt dem Patienten eine Gewebeprobe und untersucht diese auf Zellveränderungen, wie sie etwa bei Krebs auftreten. Die exakte Klassifizierung der Zellen bestimmt dann die weitere Prognose. Erst durch eine Gewebeuntersuchung lässt sich mit Sicherheit sagen, ob es sich um eine gut- oder bösartige Mutation handelt.

Gewebeproben in Präzision

Tumore bestehen meist aus einer heterogenen Mischung von Zellen. Aber oftmals ist nicht die Größe des Tumors entscheidend, sondern seine Aggressivität. Das lässt sich mittels der Laser-Mikrodissektion noch exakter klären. Denn das Verfahren erlaubt die Analyse einzelner Zellen mittels Lichtmikroskopie.

Dazu wird ein hauchdünner Gewebeschnitt unter dem Mikroskop betrachtet. Der Laser ermöglicht die Untersuchung auf subzellulärer Gen-, RNS- und Proteinebene. „Bislang gab es keine Alternativen dazu. Forscher haben versucht, die Isolierung manuell durchzuführen“, erklärt Dr. Dorina Böhm, Geschäftsführerin der MicroDissect GmbH, Hersteller von Verbrauchsmaterialien für die membrangestützte Mikrodissektion. Mit dem entwickelten Lasersystem lässt sich per Computer das gewünschte Zellsegment auf dem Objektträger markieren und berührungslos von unerwünschten Zellsegmenten trennen. Die elektronisch gesteuerte Separation bietet der Wissenschaft so die Chance, mikroskopisch kleine und hochreine Proben zu gewinnen. „Seit den 1990er Jahren hat sich die Laser-Mikrodissektion als standardisierte Methode etabliert und stetig weiterentwickelt“, sagt Böhm.

„Eine Chance für die personalisierte Medizin“

Krebs ist nicht gleich Krebs. Bei einer Erkrankung spielt die Klassifizierung der zugrundeliegenden Mutation eine wichtige Rolle. Das Verfahren der Laser-Mikrodissektion (LMD) trägt deshalb seit mehr als 18 Jahren dazu bei, individuelle Unterschiede zwischen Krankheitsursachen und damit effektive Behandlungsmethoden für Krebspatienten zu finden. Dr. Falk Schlaudraff und Dr. Christoph Greb von Leica Microsystems erklären, warum gerade LMD-Mikroskope von Leica nicht nur einen Beitrag zur Krebsforschung leisten. Denn: Auch andere Fachbereiche entdeckten das Verfahren zunehmend für sich und nutzen das Potential für wissenschaftliche Studien.

Dr. Falk Schlaudraff, Team Leader & Product Manager

Dr. Christoph Greb, Product Manager, Workflow-Manager

Wo wird die Laser-Mikrodissektion angewendet?

Schlaudraff: Das klassische Anwendungsgebiet ist in der Regel die Pathologie, insbesondere die Tumorforschung. Die Laser-Mikrodissektion ermöglicht die kontrollierte präzise Isolierung krankhafter Zellen aus einer heterogenen Gewebeprobe, um ein reines Dissektat für Folgeuntersuchungen zu gewinnen. Somit kann man genauere Rückschlüsse ziehen: Die Ergebnisse der Untersuchungen basieren nicht auf einem Gemisch aus gesunden und krankhaft veränderten Zellen, sondern können gezielt der einen oder anderen Population zugeordnet werden.

Greb: Auch in den Neurowissenschaften spielt die Laser-Mikrodissektion eine große Rolle und dient zum Separieren bestimmter Gehirnareale bis hin zu einzelnen Neuronen. Ein exotischeres Anwendungsgebiet ist die Forensik. Mit Hilfe der LMD lässt sich biologisches Material des Täters von dem des Opfers separieren. Der daraus erstellte genetische Fingerabdruck trägt dann häufig zur Ergreifung und Identifizierung des Täters bei. Biologen untersuchen dagegen mithilfe der lasergestützten Mikrodissektion die Jahresringe von Bäumen. Damit lassen sich Rückschlüsse ziehen, wie das Klima etwa vor 1.000 Jahren gewesen sein muss. Und Polarforscher nutzen das Verfahren, indem sie aus Bohrproben tiefer Eisschichten Bakterien isolieren. Der kreativen und vielfältigen Nutzung der Laser-Mikrodissektion sind bislang keine Grenzen gesetzt.

Wer nutzt Ihre LMD-Mikroskope?

Schlaudraff: Leica Microsystems bedient hauptsächlich den wissenschaftlichen Markt. Unsere Kunden sind überwiegend in der Forschung tätig. Aber auch Krankenhäuser nutzen das Verfahren zur Diagnose. Wir sind weltweit aktiv und vertreiben unsere Geräte in allen Märkten. Diese entwickeln wir stetig weiter.

Greb: Übrigens können Wissenschaftler neben dem Ausschneiden „toter“ Areale aus Gewebeschnitten unser LMD auch zum Separieren lebender Zellen aus Zellkulturen nutzen. Diese Anwendung findet immer größere Beliebtheit.

Wie forciert Leica Microsystems die Medizin der Zukunft?

Schlaudraff: Die Medizin der Zukunft ist meines Erachtens die personalisierte Medizin. Die Erkenntnis und das Wissen um die unterschiedlichen Arten von Krebs haben die Behandlungsmethoden stark beeinflusst. Die LMD bietet die Chance, Ursachen zu erkennen und abgestimmte Therapieformen für den Patienten zu entwickeln.

Greb: Gleichzeitig sind auch die Analysetechniken, die auf den Ergebnissen der Laser-Mikrodissektion aufbauen, immer präziser geworden. Zuvor musste man sich auf eine ganze Gewebeprobe konzentrieren, mit Hilfe der LMD können auf Wunsch nun einzelne Zellen separiert werden. So können Anwender im Anschluss das volle Potential molekularbiologischer Analysemethoden ausschöpfen. Daher schätze ich die Einzigartigkeit unserer aufrechten Lasermikrodissektionssysteme sehr. Denn gerade die Nutzung der Gravität in unserem LMD-Verfahren bietet viele Vorteile, um zahlreiche Dissektate rein und berührungslos zu isolieren.

Leica LMD-System (Foto: Leica Microsystem)

Screenshot der Hauptseite der Leica LMD-Software (Foto: Leica Microsystem)

Der UV-Laser wird durch das Objektiv auf die Probe gelenkt. Der Laser wird dabei durch eine Optik gesteuert (Leica-spezifisch). Der Laser schneidet dann die Probe aus. Diese fällt gemäß Gravität in ein Auffanggefäß. (Foto: Leica Microsystem)

MicroDissect ermöglicht die Entnahme reiner Zellproben

Doch kein Erfolg ohne Herausforderung: Herkömmliche Objektträger sind für die weitere Untersuchung des Gewebes ungeeignet. Eine einzelne Zelle kann ohne Beschädigung kaum von einem Glasträger isoliert werden. Jeder manuelle Eingriff mit medizintechnischem Besteck gefährdet das Ziel der hochreinen Probengewinnung. „Nur absolut reine Zellproben erlauben Rückschlüsse auf molekulargenetische Ursachen einer Fehlfunktion und die Entstehung eines Tumors“, erklärt Böhm die Problematik. Die inerte Membran der Experten von MicroDissect bietet eine einfache und effiziente Lösung für weiterführende Probenanalysen. Die membrangestützte Laser-Mikrodissektion basiert auf der inerten Beschaffenheit der Trägermembran.

Neben einem modernen Lasersystem ist auch ein optimal angepasstes medizintechnisches Zubehör Voraussetzung für die hohe Reinheit von Gewebeproben. Die dafür spezifizierten Verbrauchsmaterialien entstehen in dem mittelhessischen Betrieb in Herborn: Die MicroDissect GmbH produziert sie unter Reinraumbedingungen in bester Qualität. „Wenn die Isolation des Dissektats durch den Laserstrahl stattgefunden hat, fällt es in den Deckel eines sogenannten Caps. Das darin enthaltene optische Element macht die Zellprobe unter dem Mikroskop sichtbar“, so Böhm. Die fett- und klebstofffreie, hochreine Membran wirkt dabei wie ein Tablett, das aber bei der weiteren Untersuchung nicht stört.

„Seit den 1990er Jahren hat sich die Laser-Mikrodissektion als standardisierte Methode etabliert und stetig weiterentwickelt.“

Dr. Dorina Böhm

Geschäftsführerin der MicroDissect GmbH

Laser-Mikrosdissektion: Eine Erfindung für die Wissenschaft

Aber nicht nur in der Krebsforschung ist die membrangestützte Laser-Mikrodissektion kaum noch wegzudenken. Auch Stammzellforscher erweitern derzeit ihre Möglichkeiten der Dissektion mithilfe des Lasersystems. Sie erwarten Fortschritte in der regenerativen Medizin sowie bei der Stammzelltherapie.

Und selbst Pflanzenforscher und Botaniker erhoffen sich aufgrund der modernen Isolationstechnik neue Erkenntnisse zu Parasiten und Krankheitserregern, die gerade für die Landwirtschaft der Zukunft entscheidend sein können. Und die Experten von MicroDissect gehen auch flexibel auf Kundenwünsche ein. Dazu gehört die Fertigung von Entwicklungsmustern ebenso wie kundenspezifische Kleinserien und OEM-Produkte. Aber für die präzise Erforschung von Tumorzellen leistet die membrangestützte Laser-Mikrodissektion bereits heute einen Beitrag – und hilft das Leben von Krebspatienten zu verbessern.

> Krebs schonend bekämpfen dank Partikeltherapie

Firmenporträt

MicroDissect GmbH

Die Firma MicroDissect GmbH, die seit 2001 in der Lahn-Dill-Region beheimatet ist, fertigt und liefert Verbrauchsmaterialien für die membrangestützte Mikrodissektion. Zu den Kunden zählen namhafte Anbieter von Anlagen für die Lasermikrodissektion und bekannte Universitäten, Institute und Labore.

Forschungsallianz: Im Kampf gegen Antibiotikaresistenzen

Obwohl gegen Infektionskrankheiten schlagkräftige Medikamente existieren, wächst eine neue Gefahr: Besonders in den Industrieländern bedroht die Resistenzbildung gegen Antibiotika und neu auftretende Erreger das Leben der Menschen. Experten zeigen Szenarien, bei denen bis 2050 weltweit mit rund zehn Millionen Toten pro Jahr – als Folge von antibiotikaresistenten Bakterien – zu rechnen ist. Auch in Mittelhessen stellen sich Forscher dem Kampf gegen die Resistenzen und suchen neue Wege zur Bekämpfung von Infektionskrankheiten.

Ein globaler Gesundheitshelfer ist in Gefahr: Seit Jahrzehnten retteten Antibiotika Millionen von Menschenleben – bakterielle Infektionen stellen seit der Etablierung von Medikamenten heute in weiten Teilen der Erde keine tödliche Bedrohung mehr dar. Was die Entdecker des Antibiotikums Penicillin, Alexander Fleming, und andere Wissenschaftler aber damals nicht ahnten, waren bakterielle Mutationen. Denn Bakterien verfügen über geschickte Strategien, um Antibiotika wirkungslos zu machen. Solche Resistenzmechanismen machen Medizinern weltweit zu schaffen – und fordern auch immer öfter Todesopfer. Wissenschaftler rund um den Globus suchen aus diesem Grund nach neuen Antibiotika mit unterschiedlichen Wirkungsweisen, bislang aber mit mäßigem Erfolg: Die Zahl der Resistenzen steigt weiter. Heute sind Antibiotikaresistenzen ein weltweites Problem. Bakterielle Infektionen bedrohen wieder Menschenleben, gefährden die Ernährungssicherheit und damit sogar die menschliche Entwicklung. Laut dem Europäischen Zentrum für die Prävention und die Kontrolle von Krankheiten, (ECDC) sterben allein in Europa jährlich rund 33.000 Menschen als direkte Folge einer Infektion durch antibiotikaresistente Bakterien.

Menschen sterben jährlich laut ECDC in Europa, als direkte Folge einer Infektion durch antibiotikaresistente Bakterien.

Globale Zusammenarbeit erforderlich

Um diese globale Bedrohung zu bekämpfen, müssen neue antimikrobielle Arzneimittel entwickelt werden. Gesundheitsexperten und Regierungen vieler Länder stufen die wachsende Resistenzlage von Bakterien als gefährlich ein – deshalb ist eine globale Zusammenarbeit und ein koordiniertes Vorgehen zwischen verschiedenen Interessengruppen von Institutionen, Hochschulen und Industrie unabdingbar. Ein Beispiel für eine erfolgreiche Zusammenarbeit ist das Deutsche Zentrum für Infektionsforschung (DZIF), ein Zusammenschluss von mehr als 500 Wissenschaftlern, an 35 Instituten und sieben Standorten, die gemeinsam neue Ansätze zur Prävention, Diagnose und Behandlung von Infektionskrankheiten entwickeln. Das DZIF wurde 2012 auf Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gegründet und ist führend im Kampf gegen die häufigsten Infektionskrankheiten. Die Zusammenarbeit der verschiedenen Forschungsteams soll eine schnelle und effektive Umsetzung der Forschungsergebnisse aus den Labors in die klinische Praxis gewährleisten.

„Wir wollen einen besseren Einblick in das Genom dieser Krankheitserreger bekommen und verstehen, wie und warum sie sich ausbreiten und aus welchem Grund Resistenzen entstehen.“

Dr. med. Can Imirzalioglu

Facharzt für Mikrobiologie, Virologie und Infektionsepidemiologie

In Mittelhessen konzentrieren sich Forscher des DZIF auf die Entwicklung neuer Strategien zur Bekämpfung häufig auftretender Infektionskrankheiten. Die beteiligten Institutionen stellen für die DZIF-Projekte unterschiedliche Ressourcen zur Verfügung, wie das Hochsicherheitslabor in Marburg und ein Labor am Paul-Ehrlich-Institut (PEI) in Langen. Das PEI in Langen bringt auch seine Expertise in der Arzneimittelzulassung und -entwicklung ein, um einen schnellen Transfer neuer Erkenntnisse in die Praxis zu gewährleisten: „Die Prävention und Kontrolle der Antibiotikaresistenz hat hohe Priorität“, sagt Dr. Can Imirzalioglu, ärztlicher Leiter am Institut für Medizinische Mikrobiologie der Justus-Liebig-Universität Gießen, einem der DZIF-Partner. „Es gibt mehrere internationale Initiativen, die darauf abzielen, das Bewusstsein zu schärfen und die Erforschung von Infektionskrankheiten zu stärken“, so der Wissenschaftler. Wichtig ist jedoch immer, dass alle Initiativen koordiniert werden, denn: „Wenn Forscher nur in einem einzelnen Bereich für sich selbst arbeiten, wird kein signifikanter Fortschritt möglich sein”, sagt Imirzalioglu.

Mit der Genomanalyse Infektionskrankheiten bekämpfen

Das Team um Dr. Imirzalioglu arbeitet mit lokalen, nationalen und internationalen Institutionen zusammen, um antimikrobielle Resistenzmechanismen zu untersuchen. „Innerhalb des DZIF konzentrieren wir unsere Forschung auf multiresistente gramnegative Krankheitserreger, die eine Schlüsselrolle bei der Antibiotikaresistenz innerhalb und außerhalb des Krankenhauses spielen“, erklärt Imirzalioglu. Das Ziel der Forscher: „Wir wollen einen besseren Einblick in das Genom dieser Krankheitserreger bekommen und verstehen, wie und warum sie sich ausbreiten und aus welchem Grund Resistenzen entstehen.“

Dazu untersuchen die Wissenschaftler Bakterien wie Escherichia coli und Klebsiella pneumoniae, die sich als multiresistente Erreger bereits im Magen-Darm-Trakt bei bis zu zehn Prozent aller Menschen finden. Die Mikroorganismen führen bei Betroffenen in der Regel zu keiner gestörten Darmflora, bleiben oft unbemerkt und sind antibiotikaresistent. Nach Operationen oder während eines Krankenhausaufenthaltes können diese Bakterien dann Infektionen verursachen oder sich auf andere Patienten ausbreiten. Für die Forscher ist es deshalb entscheidend, diese Krankheitserreger zu erkennen und zu verstehen, warum sie sich schneller ausbreiten können als andere Bakterien – und wie sie ihre Resistenzmechanismen auf andere Mikroorganismen übertragen. „Im menschlichen Darm kann ein resistenter Escherichia coli neben einer nicht resistenten Klebsiella sitzen und die Resistenzmechanismen weitergeben“, erklärt Imirzalioglu. Mit Hilfe der Genomanalyse können er und seine Forscherkollegen diesen Prozess besser verstehen und neue Ansätze zur Prävention und Behandlung von Antibiotikaresistenzen finden. Die Untersuchung solcher hochdetaillierter genomischer Daten erfordert eine enge Zusammenarbeit mit Bioinformatikern. Künftig wollen die Wissenschaftler auch Ansätze der künstlichen Intelligenz berücksichtigen, um komplexe Analysen zu erleichtern. Imirzalioglu: „Mit künstlicher Intelligenz könnten wir die Genomsequenzierung in den klinischen Alltag einbringen.“ Kooperationsansätze und neue Technologien unterstützen die mittelhessischen Forscher im Kampf gegen Antibiotikaresistenzen – damit durch Antibiotika weiterhin Leben gerettet werden kann.