Proof of Concept Grants für Projekte aus Medizin und Werkstoffwissenschaften

Fünf ERC Grants für TUM-Forschende

Herz‑Kreislauf‑Erkrankungen zählen weltweit zu den häufigsten Todesursachen. Gefährliche Ereignisse wie Schlaganfälle oder Herzinfarkte beginnen häufig mit winzigen Gerinnseln in kleinen Gefäßen - lange bevor sich Symptome zeigen. Diese frühen, lokalen Veränderungen lassen sich mit heutigen Bluttests kaum erfassen. Genau hier setzt das Projekt FlowAgents von Karen Alim an: Ihr Team entwickelt eine neuartige Sensortechnologie für vaskuläre Organ-on-Chip-Systeme, die menschliche Blutgefäße und Thromboseprozesse realitätsnah abbilden. Mikroskopisch kleine, biokompatible Teilchen aus weichen Hydrogelen, etwa so groß und beweglich wie Blutzellen, werden als Sensoren verwendet. Diese Teilchen zirkulieren mit dem Blutfluss durch die Organ-on-Chip Systeme, erkennen relevante Biomarker und speichern solche Ereignisse als molekulare „Erinnerung“. Anschließend liefern sie ein Fluoreszenzsignal, das die Aktivität im gesamten Gefäßnetz widerspiegelt. Damit adressiert FlowAgents einen wachsenden Bedarf in der biomedizinischen Forschung an neuartigen Werkzeugen, um Thromboseprozesse besser zu verstehen. Gemeinsam mit Forschungspartnern und Unternehmen soll die Technologie zur Marktreife weiterentwickelt werden. Langfristig eröffnet der Ansatz neue Möglichkeiten für die personalisierte Diagnostik und Früherkennung kardiovaskulärer Krankheiten.

Karen Alim ist Professorin für Biologische Physik an der TUM School of Natural Sciences. Das neue Forschungsprojekt baut auf ihrem bereits mit einem ERC Starting Grant ausgezeichneten Projekt FlowMem auf. Zudem wird ihr Forschungsprojekt LearningMatters mit einem ERC Consolidator Grant gefördert.

Krebstherapien mit gentechnisch veränderten Immunzellen gelten als große Hoffnung, stoßen bei soliden Tumoren aber bislang an ihre Grenzen. Ein Grund dafür ist, dass die Tumorumgebung die Abwehrzellen stark ausbremst. Ein besonders wirksamer Verstärker des Immunsystems ist der Botenstoff Interleukin‑12 (IL‑12). Er kann Immunzellen so aktivieren, dass sie Tumoren besser angreifen – ist in seiner wirksamen Dosis jedoch hochtoxisch für den ganzen Körper. Genau hier setzt das Projekt OnsiteOkine von Matthias Feige an: Sein Team hat eine IL‑12 Variante entwickelt, die gewissermaßen einen eingebauten Timer besitzt. Sie bleibt nur in unmittelbarer Nähe ihres Freisetzungsortes aus veränderten Immunzellen stabil und zerfällt mit der Zeit in inaktive Bestandteile. So soll IL‑12 seine volle Wirkung direkt im Tumor entfalten, während der Rest des Körpers geschont wird. In einem nächsten Schritt will das Team die Technologie in Tiermodellen testen und gemeinsam mit Partnern aus Klinik und Industrie auf dem Weg in Richtung Anwendung beim Menschen weiterentwickeln.

Matthias Feige hält die Professur für Zelluläre Proteinbiochemie an der TUM School of Natural Sciences. Er ist zudem Mitglied des TUM Zentralinstituts für Translationale Krebsforschung sowie im TUM Center for Functional Protein Assemblies , leitet das TUM Innovation Network Next Generation Drug Design und ist im Steering Board des TUM Center for Smart Drug Design. Sein Forschungprojekt  DeCoDe zur Proteinbiosynthese wird bereits durch einen ERC Consolidator Grant gefördert.

Klinische Studien haben gezeigt, dass funktionelle Elektrostimulation (FES) Handbewegungen bei Menschen mit motorischen Beeinträchtigungen verbessern kann, etwa nach Schlaganfall oder Rückenmarksverletzung. Forschende am Lehrstuhl für Informationstechnische Regelung der TUM unter Leitung von Prof. Sandra Hirche nutzen fortgeschrittene Methoden des maschinellen Lernens, um Stimulationsprofile automatisch so zu konfigurieren, dass präzise Handbewegungen möglich werden. Diese automatisierte Kalibrierung spart Therapiezeit, erlaubt eine selbstständige Reha-Anwendung und könnte nach der Einrichtung auch den Einsatz im Alltag unterstützen. Der Ansatz wurde bereits bei neurologisch gesunden Personen entwickelt und validiert. Nun wird das System bei Patientinnen und Patienten erprobt. Deren Muskelreaktionen variieren vermutlich deutlich stärker als bei gesunden Personen. Nur so können Patientinnen und Patienten die Technologie sicher, zuverlässig und selbstständig zu Hause nutzen.

Sandra Hirche ist Professorin für Informationstechnische Regelung an der TUM School of Computation, Information and Technology und Mitglied des Munich Institute of Robotics and Machine Intelligence (MIRMI). Ihre Forschung wurde bereits mit einem Starting Grant, einem Consolidator Grant und einem Advanced Grant des ERC gefördert.

Weltweit steigt die Zahl der Menschen mit Diabetes stetig. Bisherige Medikamente können den Krankheitsverlauf nicht aufhalten, sondern nur die Symptome behandeln. Im Zuge einer Diabetes-Erkrankung verlieren die insulinproduzierenden Zellen der Bauchspeicheldrüse nach und nach ihre Funktion, reagieren selbst nicht mehr auf Insulin und sterben schließlich ab. Das Projekt BetaProtect von Prof. Heiko Lickert setzt genau hier an: Es basiert auf der Entdeckung des insulin-inhibitorischen Rezeptors „Inceptor“ durch Lickert und sein Team. Aufbauend auf vielversprechenden Ergebnissen im Mausmodell will das Team eine neuartige Therapie für Typ-2-Diabetes entwickeln, die den Verlauf der Krankheit im Idealfall sogar umkehren kann. Wenn die Forschenden den Rezeptor bei Mäusen blockierten, reagierten die Zellen wieder besser auf Insulin, blieben länger funktionsfähig und regenerierten sich sogar. Mithilfe des ERC Proof of Concept Grants soll die Ausgründung Viacure die Ergebnisse aus der Grundlagenforschung für die präklinische und klinische Entwicklung einer Therapie nutzen.

Heiko Lickert ist Professor für Beta-Zellbiologie an der TUM School of Medicine and Health und Direktor des Instituts für Diabetes- und Regenerationsforschung bei Helmholtz Munich. Neben anderen wissenschaftlichen Auszeichnungen erhielt er einen ERC Starting Grant und 2022 einen ERC Advanced Grant.

Nanobeschichtungen spielen eine wichtige Rolle in unserem Alltag: Mit der richtigen Beschichtung werden Medikamente wirksamer aufgenommen, der Lebenszyklus von Batterien verlängert und Materialien unter Extrembedingungen wie in der Raum- und Schifffahrt besser vor Korrosion geschützt. Prof. Torgersen forscht zusammen mit seinen Doktorratsstudenten Sven Marx und Nishant Mistry im Rahmen seines Projekts BLADE (Bulk material Low-pressure Atomic-scale Deposition Engine) an neuartigen Technologien zur Herstellung von Nanobeschichtungen. Aufbauend auf einem früheren ERC-geförderten Projekt zu Brennstoffzellen will das Team die Atomlagenabscheidung (Atomic Layer Deposition, ALD) für industrielle Anwendungen weiterentwickeln. Diese ermöglicht extrem präzise, gleichmäßige Beschichtungen selbst komplexer poröser Strukturen, galt bislang jedoch als zu langsam und teuer für den industriellen Einsatz. Mit einem neuen Niederdruck-Verfahren will BLADE diese Begrenzungen überwinden und den Einsatz der Technologie etwa in der Energie-, Batterie- und Fertigungstechnik ausweiten.

Jan Torgersen ist Professor für Werkstoffwissenschaften an der TUM School of Engineering and Design.