Für die Vielzahl der an der Fördermaßnahme beteiligten interdisziplinären Kooperationsprojekte ist ein zentrales Datenmanagement unverzichtbar, um die langfristige und nachhaltige Verfügbarkeit der Forschungsergebnisse zu gewährleisten. Das in dem vorliegenden Projekt zu entwickelnde Datenmanagementsystem soll daher eine Datenintegration über die Grenzen der Methoden, der Technologiebereiche und der biologischen Skalierungsebenen hinaus ermöglichen. Nur so ist die bestmögliche Integration klinischer und nicht-klinischer wissenschaftlicher Daten und Modelle gewährleistet.

Die Arbeiten bauen im Wesentlichen auf dem Datenmanagementsystem des Vorläuferprogramms (Kompetenznetz DVL - Die Virtuelle Leber) auf. Die spezielle Herausforderung im vorliegenden Projekt liegt in der starken Ausrichtung des aktuellen LiSyM-Programms auf medizinische Anwendungen an der Schnittstelle zwischen klinischen und nicht-klinischen Partnern. Sobald die Forschungsergebnisse aus den anderen LiSyM-Verbundprojekten mit Hilfe des hier entwickelten Datenmanagementsystems aufgearbeitet sind, werden sie einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung von Empfehlungen für individuelle Therapieentscheidungen und Therapieoptimierungen bei Patienten mit Lebererkrankungen leisten.

Das Nachwuchsgruppenprojekt zum Hedgehog-Signalweg zielt darauf ab, Schlüsselprozesse zu identifizieren, die bei der Entstehung der nicht alkoholischen Fettleber (NAFLD) und deren Weiterentwicklung zur nicht alkoholischen entzündlichen Fettleber (NASH) eine zentrale Rolle spielen. Damit ist das Projekt thematisch an den vierten Forschungsschwerpunkt angegliedert.

Im Fettstoffwechsel der Leber spielt der sogenannte Hedgehog-Signalweg - ein Signal-Übertragungsweg, durch den Zellen auf äußere Signale reagieren können - eine zentrale Rolle. Diese Rolle soll im Rahmen des vorliegenden Projektes während der Entwicklung einer gutartigen Fettleber zur nicht-alkoholischen Fettleber bzw. zur entzündlichen Fettleber näher untersucht werden. Zu diesem Zweck ist geplant, anhand von Tiermodellen und Patientenmaterial den Hedgehog-Signalweg zu charakterisieren und mathematisch zu modellieren.

Diese Untersuchungen legen den Grundstein für den klinischen Einsatz neuer diagnostischer Marker, um das individuelle Risiko von Patienten, an einer nicht alkoholischen Fettleber zu erkranken, besser prognostizieren und früher präventive Maßnahmen ergreifen zu können.

Das Nachwuchsgruppenprojekt MGP zielt darauf ab, mit Hilfe eines systembiologischen Ansatzes neuartige therapeutische Interventionen zu entwickeln und die Vorhersagbarkeit der zu erwartenden Wirksamkeit für chronische Lebererkrankungen zu verbessern. Damit ist das Projekt thematisch an den zweiten Forschungsschwerpunkt angegliedert.

Im Zuge des Projekts sollen Modelle zur Optimierung der medikamentösen Behandlung bei chronischem Leberversagen entwickelt werden. Mit den bereits bestehenden systembio-logischen Modellen, die vom Projektleiter entwickelt wurden, kann bereits vorhergesagt werden, in welchem Umfang spezifische Leberschädigungen zu einer Einschränkung der Organfunktion führen. Die Weiterentwicklung und Verbesserung dieser bestehenden Modelle wird in zweifacher Hinsicht erfolgen. Zum einen sollen im Rahmen des Forschungsprojektes integrierte physiologisch-basierte Modelle, die die medikamentöse Behandlung bei chronischen Lebererkrankungen optimieren, weiterentwickelt werden. Darüber hinaus sollen modellunterstützte Therapieformen der Hyperammonämie – einer Ammoniakerhöhung im Blut aufgrund eines gestörten Harnstoffzyklus in der Leber – vorangebracht werden.

Das Nachwuchsgruppenprojekt MM-PLF zielt darauf ab, die Quantifizierung der Leberfunktion klinisch nutzbar zu machen. Damit ist es thematisch an den vierten Forschungsschwerpunkt angegliedert.

Im Zuge des Projektes soll ein standardisiertes Multiskalen-Modell der menschlichen Leber etabliert werden, das eine verbesserte Auswertung der derzeitigen quantitativen Leberfunktionstests erlaubt. Zur Entwicklung dieses computerbasierten Modells sollen morphologische und physiologische Informationen von verschiedenen bildgebenden Verfahren wie Computertomographie (CT) und Positronen-Emissions-Tomographie (PET) genutzt werden. Innerhalb des Projekts sollen drei Hauptanwendungen untersucht werden: die normale Leberfunktion (hinsichtlich der individuellen Ausscheidungskapazität des Einfachzuckers Galaktose), die Entgiftung von Medikamenten und Medikamenten-Cocktails sowie die beeinträchtigte Leberfunktion (hinsichtlich Zirrhose und anderer Lebererkrankungen).

Die geplanten Untersuchungen werden dabei in enger Zusammenarbeit mit klinischen Partnern durchgeführt. Auf diese Weise soll das entwickelte Model auch schon ganz konkret für individualisierte Auswertungen von Patientendaten klinisch nutzbar gemacht werden.

Das Nachwuchsgruppenprojekt MSIM befasst sich thematisch mit dem Einfluss von Stoffwechselstörungen und Medikamentenwirkung auf eine - durch eine Fettleber bzw. entzündliche Fettleber - in ihrer Funktion eingeschränkte Leber. Die dadurch hervorgerufenen Komplikationen können letztlich zu akutem Leberversagen führen. Damit ist das Projekt thematisch an den zweiten Forschungsschwerpunkt angegliedert.

Die derzeit vorhandenen Prognosewerkzeuge sind limitiert. Aus diesem Grunde soll im Zuge des Forschungsprojekts ein neues mathematisches Modell etabliert werden. Dieses soll den Zusammenhang zwischen den molekularen Stimuli der Fetttröpfchenbildung in der Leber und den beeinträchtigten Leberfunktionen korrekt simulieren. Neben den beeinträchtigten Leberfunktionen ist geplant auch gesteigerte Anfälligkeiten gegenüber akuten Noxen, Stoffen mit schädigender Wirkung auf ein Körperorgan, insbesondere in Fettleber-Patienten zu berücksichtigen. Hierzu werden die Organ-, Gewebe- und zelluläre Ebene in Korrelation zueinander gesetzt. Neben bildgebenden Verfahren ist vorgesehen auch mathematische Modellierungen zu verwenden. Das Ziel ist es, Klinikärzten zukünftig bessere Instrumente zur Vorhersage potentiell giftiger Medikamentenwirkungen in Fettleber-Patienten zur Verfügung zu stellen.