Bildquelle: Universität Siegen; © Henrica Gehrmann
News • Organ-on-a-Chip-Forschung
Darmblutungen: 3D-Modell zeigt Ursachen
Modell soll Weg für neue Therapien ebnen
Ein Forschungsteam der Universität Siegen um Biochemikerin Prof. Dr. Maria Brehm entwickelt ein neuartiges Darm-Modell auf einem Mikrochip. Es soll helfen zu verstehen, warum es bei Menschen mit einer bestimmten Blutgerinnungsstörung zu schwer behandelbaren Darmblutungen kommt. Für ihr Vorhaben ist Prof. Brehm jetzt ausgezeichnet worden.
Normalerweise schützt uns der Körper zuverlässig vor Blutverlust: Wird ein Gefäß verletzt, setzt ein fein abgestimmter Prozess ein, der das Blut gerinnen lässt und die Wunde verschließt. Ein Schlüsselspieler in diesem Prozess ist der von-Willebrand-Faktor (VWF): ein Protein im Blut, das verletzte Stellen erkennt und Blutplättchen an die Wunde holt. Bei circa 1% der Weltbevölkerung ist dieser Prozess gestört, bei diesen Menschen mit der sogenannten von-Willebrand-Erkrankung drohen lang anhaltende Blutungen. Besonders belastend, und im Zweifel lebensgefährlich, sind wiederkehrende Blutungen im Darm, verursacht durch krankhafte Gefäßveränderungen – sogenannte Angiodysplasien. Warum diese entstehen, ist bis heute wissenschaftlich nicht vollständig erforscht. Zugelassene Medikamente dagegen gibt es nicht.
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Genau hier setzt die Forschung von Prof. Dr. Maria Brehm, Biochemikerin an der Universität Siegen, an. Sie und ihr Team entwickeln ein hochmodernes, miniaturisiertes 3D-Darm-Modell auf einem Mikrochip mit nur wenigen Millimetern Durchmesser. Es soll die komplizierten Bedingungen im menschlichen Darm möglichst naturgetreu darstellen und so detaillierte Untersuchungen und Experimente erlauben.
Die Siegener Biochemikerin entwickelt vorhandene 3D-Darm-Modelle so weiter, dass sie und ihr Team insbesondere die Rolle des von-Willebrand-Faktors bei der Entstehung der Darmblutungen untersuchen können. Dazu nutzen die Forscher Zellen und Blut im Modell, in denen der von-Willebrand-Faktor reduziert ist. Sie simulieren also das von-Willebrand-Syndrom auf dem Mikrochip. Durch eingehende Forschung mit dem neuen Modell ist im besten Fall erstmals ein vollständiges Verständnis des Krankheitsbildes möglich.
In einem solchen krankheitsähnlichen Modell könnten künftig neue Substanzen getestet werden, die die Darmblutungen im besten Fall stoppen oder die Gefäßbeschädigungen lindern könnten. In einer sicheren Laborumgebung ließen sich bestehende Arzneimittel sowie neu entwickelte Wirkstoffe testen – ganz ohne Tierversuche. „Die Darmblutungen sind für die Patienten verständlicherweise sehr belastend“, sagt Prof. Brehm. „Wir forschen mit dem Ziel, die Therapie von Patienten langfristig effektiv zu verbessern.“
Für ihr Vorhaben hat Prof. Brehm im November in Hamburg den Günter Landbeck Excellence Award erhalten. Mit dem Preis würdigt die Takeda Pharma Vertriebs GmbH & Co. KG herausragende Forschung zu Blutgerinnungsstörungen im deutschsprachigen Raum. Die Siegener Biochemikerin erhielt die Auszeichnung, die mit 25.000 Euro dotiert ist, in der Kategorie „Experimentelle Arbeiten“. Das Preisgeld fließt direkt in die Forschung – eine neue Doktorandin ist bereits eingestellt.
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Seit 2021 forscht Prof. Brehm an der Uni Siegen. Die Arbeiten der Gruppe konnten bereits zeigen, wie der VWF eine zentrale Rolle bei der Steuerung des Wachstums von Blutgefäßen spielt. Fehlt der VWF, wird ein bestimmter zellulärer Signalweg – der sogenannte PI3K/Akt-Signalweg – übermäßig aktiviert. Dadurch beginnen Gefäßzellen, sich stärker zu vermehren, zu wandern und fehlgebildete, blutdurchlässige Gefäße zu bilden – typische Merkmale einer Angiodysplasie.
Zuvor forschte Prof. Brehm mehr als zehn Jahre lang am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, und in der DFG-Forschergruppe SHENC („Shear flow regulation of hemostasis - Bridging the gap between nanomechanics and clinical presentation“), in der ein interdisziplinäres Team aus Biochemikern, Strukturbiologen, Biologen, Physikern und Medizinern den von-Willebrand-Faktor aus verschiedenen Perspektiven untersuchte. Seit 2011 beschäftigt sich Prof. Brehm damit herauszufinden, welche mechanischen Kräfte im Blut die Aktivität des VWF steuern und wie Mutationen im Protein zu Fehlfunktionen führen. Etliche vorher unbekannte Mutationen hat sie in diesem Zuge bereits entdeckt, die überraschenderweise die Blutgerinnung verstärken und so das Risiko für Herzinfarkte erhöhen könnten.
Die von-Willebrand-Erkrankung ist die häufigste erbliche Blutgerinnungsstörung. Frauen und Männer sind gleich oft betroffen. Die große Mehrheit hat eine leichte Verlaufsform. Schwere Verläufe sind selten – nur in diesen Fällen kommt es zu wiederkehrenden Darmblutungen. Das zugrunde liegende Protein ist benannt nach dem finnischen Internisten und Hämatologen Erik Adolf von Willebrand.
Quelle: Universität Siegen; Text: Nora Jasmin Ratmann
09.12.2025
