Presse / Öffentlichkeit
Menschliche Mini-Blase zeigt den Auslöser für wiederkehrende Harnwegsinfektionen Heidelberg, 03 März 2026
Menschliche Mini-Blase zeigt den Auslöser für wiederkehrende Harnwegsinfektionen
Forschende der École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), der Medizinischen Fakultät Heidelberg der Universität Heidelberg und des Roche Institute of Human Biology (IHB) in Basel haben eine menschliche Mini-Blase entwickelt. Daran haben sie untersucht, wie die Zusammensetzung des Urins das Blasengewebe beeinflusst und dazu beitragen kann, dass Infektionen selbst nach einer Antibiotikabehandlung wiederkehren. Pressemitteilung der EPFL
Die Harnblase ist kein starrer Flüssigkeitsspeicher; ihre Wand dehnt sich, entspannt sich und kommt ständig in Berührung mit Urin, dessen Zusammensetzung sich in Abhängigkeit von Flüssigkeitszufuhr, Ernährung und Erkrankungen verändert. Der Gehalt an Salz und gelösten Stoffen im Urin kann stark variieren. Im Tierversuch hat sich gezeigt, dass konzentrierter Urin die Blasenschleimhaut schädigen kann. Wie genau das geschieht, ist jedoch unklar.
Die meisten wiederkehrenden Harnwegsinfektionen werden durch uropathogene Escherichia-coli-Bakterien (UPEC) verursacht. Diese Bakterien können im Urin leben, sich an Zellen der Blasenschleimhaut anheften und in das Blasengewebe eindringen. Einige Formen können sich sogar in Zellen verstecken oder in einen Ruhezustand übergehen, wodurch sie schwieriger abzutöten sind. Bislang gab es kein Modell einer menschlichen Blase, das die gesamte Interaktion zwischen Urin, Blasengewebe und Bakterien im Zeitverlauf abbilden konnte.
Eine maßgeschneiderte menschliche Blase
Nun haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der EPFL, des Roche IHB Basel und der Medizinischen Fakultät Heidelberg der Universität Heidelberg eine menschliche Mini-Blase entwickelt. Sie kombinierten Organoid-Technologie mit Bioengineering, um ein im Labor gewachsenes Modell zu schaffen, das die komplexe Architektur der Harnblase nachahmt.
Die Mini-Blase bildet die geschichtete Struktur der menschlichen Blasenwand nach und ahmt – echtem oder synthetischem Urin ausgesetzt – Füll- und Entleerungszyklen nach. So wird sichtbar, wie die Zusammensetzung des Urins die Gewebegesundheit und das Überleben der Bakterien während einer Infektion beeinflusst. Die Arbeit wurde von John McKinney (EPFL), Matthias Lütolf (Roche IHB/EPFL) und Vivek Thacker (Medizinische Fakultät Heidelberg) geleitet und in „Nature Communications“ veröffentlicht.
Auf die Probe gestellt
Die Arbeit der Forschenden begann damit, dass sie menschliche Blasenzellen in einem kleinen, mit Nährmedium durchströmten (mikrofluiden) System züchteten. Über mehrere Wochen hinweg bildeten die Zellen ein mehrschichtiges Urothel (das innere Deckgewebe der Harnwege) mit einer dichten Barriere, ähnlich wie in der menschlichen Blase. Das Gewebe kann sich dehnen und entspannen und ahmt so das Füllen und Entleeren der Blase nach.
Anschließend durchströmte das Team die Mini-Blase mit Urin von unterschiedlicher, vordefinierter Zusammensetzung. Sie verglichen die Auswirkungen von Urin mit einer niedrigen Konzentration an gelösten Stoffen mit denen von hochkonzentriertem Urin. Außerdem infizierten sie die Mini-Blase mit UPEC und beobachteten den Verlauf der Infektion während wiederholter Spülzyklen, die das Wasserlassen simulieren. Sie führten die Tests auch unter Einsatz gängiger Antibiotika durch, darunter Ciprofloxacin und Fosfomycin.
Hochkonzentrierter Urin: Ein Vorteil für Bakterien
Die Studie zeigte, dass eine langfristige Einwirkung von hochkonzentriertem Urin das Blasengewebe schädigt. Die Gewebe verlor seine Abdichtungsfunktion („Tight Junctions“), es starben mehr Blasenzellen ab als im Kontrollgewebe und die Aktivierung von Genen, die an der Immunabwehr beteiligt sind, nahm ab. Im Gegensatz dazu blieben die Kontroll-Mini-Blasen, die Urin mit einem niedrigen Gehalt an gelösten Stoffen ausgesetzt waren, gesünder und widerstandsfähiger.
Bei einer Infektion mit UPEC sammelten sich in den Mini-Blasen, die konzentriertem Urin ausgesetzt waren, mehr Bakterien im Gewebe an. Diese Gewebe-assoziierten Bakterien waren mit Antibiotika schwieriger zu beseitigen. Fosfomycin, ein gängiges Antibiotikum zur Erstbehandlung von Harnwegsinfektionen, löste eine überraschende Reaktion aus: In hoch konzentriertem Urin veränderten sich UPEC zu einer Form ohne Zellwand – dem Angriffspunkt des Antibiotikums – und wurden so gegen dieses resistent. Die resistente Bakterienform war zudem nicht nur im Urin vorhanden, sondern fand sich auch tief im Blasengewebe zwischen den Zellen. Nach Absetzen des Antibiotikums verursachten die überlebenden Bakterien erneut eine Infektion.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Zusammensetzung des Urins eine aktive Rolle bei Harnwegsinfektionen spielt, indem konzentrierter Urin die Abwehrkräfte der Blase schwächt und den Bakterien hilft, eine Behandlung zu überleben. Dies könnte erklären, warum manche Patientinnen und Patienten wiederholt an Infektionen leiden – insbesondere, wenn der Urin über längere Zeiträume stark konzentriert bleibt. Darüber hinaus ist die neu entwickelte menschliche Mini-Blase ein leistungsstarkes neues Instrument, um Harnwegsinfektionen zu untersuchen und Therapien unter realistischen Bedingungen zu testen.
Originalpublikation
Paduthol, G., Nikolaev, M., Sharma, K. et al. A microphysiological human mini-bladder reveals urine-urothelium interplay in tissue resilience and UPEC recurrence in urinary tract infections. Nat Commun (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68573-3
Multiresistente Erreger – Doc Fischer
Sendung vom 8. Oktober 2025 in der ARD-Mediathek
Mikrobiomforschung für die Mukoviszidosetherapie mit Adolf- Windorfer-Preis ausgezeichnet, 24 Juli 2025
MyGreenLab Silver Level Certificate, 24 April 2025
LIFE SCIENCES BRIDGE AWARD FÜR DR. VIVEK THACKER Heidelberg, 27 September 2024
Jedes Jahr stirbt mehr als eine Million Menschen an Tuberkulose. Bis heute gibt es keine wirksame Impfung gegen den Erreger, und auch die Therapie ist langwierig und wegen zunehmender multipler Resistenzen schwierig. Wie es dem Bakterium Mycobacterium tuberculosis gelingt, sowohl der Immunabwehr als auch der antibiotischen Behandlung zu trotzen, möchte Dr. Vivek Thacker, Gruppenleiter an der Medizinischen Fakultät Heidelberg der Universität Heidelberg und am Zentrum für Infektiologie des Universitätsklinikums Heidelberg, noch weiter aufklären. Um Thacker den Weg zu einer unbefristeten Professur zu ebnen und seine weitere Forschung zu unterstützen, verleiht ihm die Aventis Foundation einen Life Sciences Bridge Award. Dieser ist mit 100.000 Euro einer der höchstdotierten Nachwuchspreise in den Lebenswissenschaften in Deutschland.
Weltweit trägt jeder dritte Mensch das Tuberkulose-Bakterium in sich, meist ohne daran zu erkranken. Etwa 10,6 Millionen Menschen waren im Jahr 2022 an Tuberkulose erkrankt, schätzt die Weltgesundheitsorganisation, die meisten davon in Süd- und Südostasien sowie in Afrika. Ungefähr 1,3 Millionen Menschen starben daran. Dass sich an diesen Zahlen seit Jahrzehnten kaum etwas geändert hat, liegt vor allem an einer unzureichenden Gesundheitsversorgung und fehlenden Ressourcen: „Die Tuberkulose-Forschung hat leider zu selten Zugang zu modernsten Technologien“, sagt Dr. Vivek Thacker.
Simulation der Infektion auf einem Chip
Eine solche Technologie ist das Lung-on-a-Chip(LoC)-System. Mit einer porösen und dehnbaren Membran bietet es die Möglichkeit, den Atemvorgang in einem Lungenbläschen zu simulieren. Die Oberseite der Membran ist mit Epithelzellen beschichtet, über die Luft strömt, die Unterseite mit Endothelzellen, unter denen eine blutähnliche Flüssigkeit fließt. Mit diesem Biochip lässt sich also das Geschehen an der Grenzfläche zwischen den Lungenbläschen und den sie umgebenden Kapillaren (kleinsten Gefäßen) simulieren. Thacker gelang es, dieses am Wyss Institute der Harvard University entwickelte System für die Tuberkuloseforschung nutzbar zu machen. So konnte er die Interaktion von Tuberkulosebakterien mit den Zellen ihres Wirts während des Atmens räumlich und zeitlich nachvollziehen, also direkt die allerersten Momente einer Tuberkulose-Infektion beobachten. Dadurch konnte er zeigen, warum Tuberkulosebakterien lange Stränge bilden: Sie fesseln damit den Zellkern infizierter Makrophagen (Fresszellen des Immunsystems) und unterdrücken dadurch deren Immunantwort. So bleiben die Erreger einerseits versteckt im Körper und entziehen sich andererseits dem Zugriff von Immunsystem und Antibiotika.
Mit dem modifizierten LoC-System konnte Thacker auch die wichtige Schutzfunktion von Surfactant bestätigen, einer speziellen Substanz, die die Oberflächenspannung zwischen Luft und Lungenbläschenauskleidung herabsetzt und für eine funktionierende Atmung wichtig ist. Wie viel davon in spezialisierten Zellen der Lunge produziert wird, ist entscheidend dafür, wie gut das anfängliche Wachstum von Tuberkulose-Bakterien kontrolliert werden kann. Mangelt es an der Schutzsubstanz, wie es bei Rauchern häufig der Fall ist, sind die Lungenzellen anfälliger für Infektionen.
Von Indien über England und die USA nach Heidelberg
Die Aventis Foundation würdigt Thackers interdisziplinär weiterentwickelte Technologie und die damit gewonnenen Erkenntnisse. „Seine Forschung kann zu neuen therapeutischen Ansätzen gegen diese furchtbare Krankheit führen“, sagt Prof. Dr. Werner Müller-Esterl, Vorsitzender der Jury des Life Sciences Bridge Award. „Wir möchten ihm mit diesem Preis über die Brücke zu einer unbefristeten Professur helfen.“
Vivek Thacker wuchs in Indien auf, wo die Tuberkulose besonders häufig vorkommt. An der englischen Universität Cambridge spezialisierte er sich im Studiengang Natural Sciences Tripos auf Physik, die er am Massachusetts Institute of Technology in Cambridge/USA vertiefte. Zurück in England promovierte er über ein Thema aus der Biophysik und schloss sich anschließend der Tuberkulose-Forschungsgruppe von John McKinney an der École Polytechnique Fédérale in Lausanne/Schweiz an. Seit Oktober 2023 leitet der 35-Jährige eine eigene Forschungsgruppe in der Sektion Medizinische Mikrobiologie und Hygiene am Zentrum für Infektiologie des Universitätsklinikums Heidelberg. Dort forscht Thacker in einem Hochsicherheitslabor an Tuberkulosebakterien und ist begeistert von der hochmodernen Ausstattung an der Medizinischen Fakultät Heidelberg und am Universitätsklinikum Heidelberg.
Ziel: Wirksamere Therapien gegen Tuberkulose
Nun will er genau herausfinden, nach welchen Regeln sich die Tuberkulose-Bakterien in einem Strang miteinander verknüpfen. „Wenn wir das wissen, können wir sie leichter voneinander trennen und damit besser für Antibiotika zugänglich machen.“ Dazu nutzt er modernste bildgebende Verfahren an der Universität Heidelberg. Sein Ziel ist es, dazu beizutragen, wirksamere Therapien gegen Tuberkulose zu finden.
Der Life Sciences Bridge Award der Aventis Foundation ehrt jährlich bis zu drei herausragende Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler aus den Lebenswissenschaften, die an einer deutschen Universität forschen. Vergeben wird der Forschungspreis seit 2019 von der Aventis Foundation, einer unabhängigen, gemeinnützigen Stiftung mit Sitz in Frankfurt am Main. Diese fördert seit 1996 Kunst und Kultur sowie Wissenschaft, Forschung und Lehre.
Heidelberg, 27 September 2024
Life Sciences Bridge Award für Dr. Vivek Thacker (uni-heidelberg.de)
Mukoviszidose-Forschung: Mit kurzkettigen Fettsäuren die Therapie mit CFTR-Modulatoren verbessern Pressemitteilung vom 29.08.2024
Mukoviszidose-Forschung: Mit kurzkettigen Fettsäuren die Therapie mit CFTR-Modulatoren verbessern
Bonn, 29. August 2024. Mit 148.330 Euro fördert der Bundesverband Mukoviszidose e.V. ein Projekt der Arbeitsgruppe um Dr. rer. med. Andrew Tony-Odigie (Universitätsklinikum Heidelberg) zur Nutzung kommensaler (nützlicher) Bakterien und ihrer Stoffwechselprodukte für die Verbesserung der Therapie mit CFTR-Modulatoren. Die Wissenschaftler untersuchen bislang nicht bekannte Interaktionen zwischen Modulatortherapie und Kommensalen und ihre möglichen synergistischen Wechselwirkungen am Beispiel der Wirkung von kurzkettigen Fettsäuren auf Pseudomonas aeruginosa. Ziel ist es, neue Therapieoptionen für Mukoviszidose-Patienten mit chronischen Lungeninfektionen zu erschließen. (Mukoviszidose: Cystische Fibrose, CF)
Chronische Lungeninfektionen auch unter Modulatortherapie ein Problem
Die chronische Infektion der Lunge mit pathogenen (krankmachenden) Keimen ist nach wie vor ein ungelöstes Problem bei Menschen mit Mukoviszidose, auch unter erfolgreicher ETI-Therapie (Dreifachkombination aus Elexacaftor/Tezacaftor/Ivacaftor). So kann z.B. die häufig vorkommende Besiedelung mit Pseudomonas aeruginosa (PA) zu einer plötzlichen Verschlechterung der Lungenfunktion (Exazerbation) führen, die den gesamten Gesundheitszustand des Patienten belastet. Ein vielversprechender Ansatz für neue Therapieoptionen liegt in der Erforschung der wechselseitigen Beeinflussung von pathogenen und kommensalen Keimen im Lungenmikrobiom.
Im Fokus: Wechselwirkungen zwischen ETI-Therapie und Kommensalen
In Vorarbeiten konnte die Arbeitsgruppe um Andrew Tony-Odigie zeigen, dass bestimmte kurzkettige Fettsäuren (small chain fatty acids, kurz SCFA), die als Stoffwechselprodukte von einigen kommensalen Streptococcus-Arten freigesetzt werden, einen hemmenden Effekt auf Pseudomonas aeruginosa haben und dabei auch die durch PA verursachte Entzündungsreaktion im Gewebe abmildern. Darauf aufbauend untersuchen die Wissenschaftler im aktuellen Projekt, inwieweit sich eine CFTR-Modulatortherapie auf das Zusammenspiel der verschiedenen Bakterien in der Lunge auswirkt und ob es bislang nicht bekannte Interaktionen zwischen ETI-Therapie und den kommensalen Bakterien gibt, die zu einer - evtl. gegenseitigen - Wirkverstärkung führen. Am konkreten Beispiel der zuvor identifizierten kommensalen Streptococcus-Arten und der von diesen freigesetzten kurzkettigen Fettsäuren sollen die möglichen synergistischen Wechselwirkungen im Versuch überprüft werden.
Untersuchung mit probiotischem und postbiotischem CFTR-Modulator-Ansatz
Die Untersuchung der Fragestellung an Nasenepithelzellen von Menschen mit Mukoviszidose (mit mindestens einer Kopie der F508del-Mutation) wird in drei Arbeitspaketen durchgeführt: Im ersten Schritt wird in einem probiotischen CFTR-Modulator-Ansatz die Interaktion von kommensalen Bakterien und CFTR-Modulatoren analysiert. Im folgenden Arbeitspaket wird in einem postbiotischen CFTR-Modulator-Ansatz die Wechselwirkung von kurzkettigen Fettsäuren und CFTR-Modulatoren untersucht.
Ein weiteres Arbeitspaket weitet die Untersuchung aus auf die Interaktion von kommensalen Bakterien/deren Stoffwechselprodukten und CFTR-Modulatoren bei anderen, derzeit nicht behandelbaren CFTR-Mutationen. Ziel ist es zu beobachten, ob die synergistischen Wechselwirkungen, falls vorhanden, auf die CFTR-Mutationen ausgedehnt werden können, die noch nicht mit Modulatoren behandelt werden können.
Wenn sich die Hypothese der Wissenschaftler bestätigt und es synergistische Wechselwirkungen zwischen CFTR-Modulatoren und Kommensalen gibt, liegt hierin ein großes Potenzial, die Therapie von chronischen Lungeninfektionen bei Patienten mit Mukoviszidose künftig entscheidend zu verbessern.
Die Forschungsförderung des Bundesverbands Mukoviszidose e.V.
Im Rahmen seiner Forschungsförderung unterstützt der Bundesverband Mukoviszidose e.V. ein breites Spektrum an Projekten von der medizinischen Grundlagenforschung bis hin zu klinischen Studien, um Therapieoptionen und Lebensqualität für Betroffene zu verbessern.
Weitere Informationen zur Forschungsförderung des Bundesverbands
Hintergrund-Informationen
Über Mukoviszidose
In Deutschland sind mehr als 8.000 Kinder, Jugendliche und Erwachsene von der unheilbaren Erbkrankheit Mukoviszidose betroffen. Durch eine Störung des Salz- und Wasserhaushalts im Körper bildet sich bei Mukoviszidose-Betroffenen ein zähflüssiges Sekret, das Organe wie die Lunge und die Bauchspeicheldrüse irreparabel schädigt. Jedes Jahr werden in Deutschland etwa 150 bis 200 Kinder mit der seltenen Krankheit geboren.
Über den Bundesverband Mukoviszidose e.V.
Der Bundesverband Mukoviszidose e.V. vernetzt die Patienten, ihre Angehörigen, Ärzte, Therapeuten und Forscher. Er bündelt unterschiedliche Erfahrungen, Kompetenzen sowie Perspektiven mit dem Ziel, jedem Betroffenen ein möglichst selbstbestimmtes Leben mit Mukoviszidose zu ermöglichen. Um die vielfältigen Aufgaben und Ziele zu erreichen, ist die gemeinnützige Patientenorganisation auf die Unterstützung engagierter Spender und Förderer angewiesen.
Pressekontakt:
Bundesverband Mukoviszidose e.V.
Carola Wetzstein
Telefon: +49 (0)228 9 87 80-22
Mobil: +49 (0)171 9582 382
E-Mail: CWetzstein(at)muko.info
https://www.muko.info/einzelansicht/mukoviszidose-forschung-mit-kurzkettigen-fettsaeuren-die-therapie-mit-cftr-modulatoren-verbessern
Prof. Dr. med. Alexander Dalpke - RNA-Immunologie: Von den Grundlagen zum Impfstoff - 19.06.24
Prof. Dr. med. Alexander Dalpke erklärt wie die aktive Immunisierung mit mRNA-Impfstoffen funktioniert, was ihre Vorteile und Limitationen sind, warum veränderte RNA Bausteine eingesetzt werden um immun-stimulierendes Potential anzupassen und warum die mRNA in Nanopartikel verpackt wird.
Bundesgesundheitsministerium beruft neue STIKO-Mitglieder.
Prof. Dr. med. Alexander Dalpke ist neues Mitglied der STIKO
“Die STIKO hat in der Pandemie große Leistungen erbracht. Jetzt wird sie mit vielen neuen Mitgliedern aus sehr unterschiedlichen Fachbereichen jünger und noch interdisziplinärer besetzt. Auch wissenschaftliche und praktische Spitzenkräfte bauen das neue Team auf. Auch in Zukunft werden die Impfkampagnen der Bundesregierung auf der Grundlage der STIKO-Empfehlungen beruhen. Die Unabhängigkeit der STIKO von politischer Einflussnahme hat sich bewährt und bleibt weiter bestehen.”
Bundesgesundheitsminister Prof. Karl Lauterbach
https://www.bundesgesundheitsministerium.de/presse/pressemitteilungen/bundesgesundheitsministerium-beruft-neue-stiko-mitglieder-pm-12-02-2024.html
Warum Tuberkulosebakterien lange Ketten bilden
Pressemitteilung, 20. Oktober 2023
Warum Tuberkulosebakterien lange Ketten bilden.
Ein Forscherteam der Ecole Polytechnique Federal de Lausanne unter der Leitung von Dr. Vivek Thacker, jetzt Gruppenleiter am Zentrum für Infektiologie des Universitätsklinikums Heidelberg, hat untersucht, warum sich Tuberkulosebakterien zu langen Strängen aneinanderlagern und wie dies ihre Infektionsfähigkeit beeinflusst. Ihre Erkenntnisse könnten zu neuen Therapien führen und wurden nun in der Zeitschrift Cell veröffentlicht. weiterlesen