CAPSyS

Systemmedizin der ambulant erworbenen Pneumonie

Das Verbundvorhaben CAPSyS hat das Ziel, den Verlauf der Lungenentzündung (Pneumonie) von der Infektion bis hin zur Heilung mit Mitteln der Systemmedizin zu untersuchen und besser zu verstehen. Im Fokus stehen insbesondere schwere Verläufe der Pneumonie, bei denen es zu einem Barriereverlust zwischen Alveolen und Blutgefäßen in der Lunge kommen kann. Dabei kann sich die Infektion über die Lunge hinaus im Körper ausbreiten (Sepsis, Abbildung 1). Auch die nun körperweiten Abwehrmaßnahmen  des Immunsystems können zu einem schweren Verlauf beitragen, bis hin zum Versagen der Lunge und anderer lebenswichtiger Organe. Durch ihre hohe Inzidenz und den möglichen schweren Verlauf zählt die Pneumonie zu den wichtigsten Todesursachen und zu den großen medizinischen Herausforderungen. 

Bei einer Pneumonie findet eine initial auf die Lungenbläschen (Alveolen) begrenzte Infektion statt. Entsprechend lokal begrenzt ist auch die Immunantwort. Bei einem Barriereverlust zwischen Alveole und Blutkapillare kann es zu einer systemischen Ausweitung der Infektion (Sepsis), aber auch der Immunreaktion kommen.

Im Verbund CAPSyS (Medical Systems Biology of Pulmonary Barrier Failure in Community Acquired Pneumonia) sollen mit Mitteln der Systemmedizin neue Signaturen aus klinischen und molekularen Daten für eine bevorstehende Barrierestörung in der Lunge von Pneumonie-Patienten gefunden und ein besseres Verständnis der pathogenetischen Mechanismen dieses Geschehens erreicht werden. Dazu bündeln wir die Kräfte dreier großer deutscher Studiengruppen, PROGRESS, CAPNETZ und SEPNET, indem Daten und Materialien aus Biobanken bereitgestellt werden. So wurden z.B. im Rahmen von PROGRESS für eine große Zahl hospitalisierter Patienten mit ambulant erworbener Pneumonie (Community Acquired Pneumonia, CAP) prospektiv klinische Daten erhoben, Biomaterialien für molekulare Messungen gesammelt und molekulare Messungen durchgeführt, deren Ergebnisse CAPSyS zur Verfügung stehen.
In CAPSyS vereinen sich die Kräfte von Partnern mit klinischer Expertise, erfolgreich durchgeführten klinischen Studien, umfangreichem experimentellem Know-how und langjähriger Erfahrung in der mathematischen Modellierung biologischer Systeme, als Grundlage für den systemmedizinischen Ansatz des Verbundes (Abbildung 2). Das Wechselspiel zwischen mathematischer Modellierung, Überprüfung der dadurch gewonnenen Erkenntnisse in Labor-Experimenten, und die Ergänzung von Informationen aus detaillierten Untersuchungen an Patienten führt zu einem verbesserten Verständnis der Barrierestörung bei Pneumonie, welches wiederum in die mathematischen Modelle einfließt. Dieser Kreislauf der systemmedizinischen Forschung wird in fünf Teilprojekten an sieben Standorten umgesetzt und durch externe Partner unterstützt.

Wissenschaftliches Programm des CAPSyS Konsortiums

 

Teilprojekte in CAPSyS:

 

TP 1   Integrative genetische Analyse und biomathematische Modellierung der systemischen Entzündung

TP 2   Deep phenotyping-Kohorte, neue Analysen

TP 3   Mathematische Modellierung der Pathophysiologie der Lungenentzündung

TP 4   Experimentelle Modellierung und Validierung der Pathophysiologie der Pneumonie

TP 5   Zentrale Plattform für Datenintegration, Datamining und Projektmanagement

 

Keywords: Lungenentzündung, Ambulant erworbene Pneumonie, Infektion, Sepsis, Immunabwehr, Barriereverlust, Lungenversagen, Multiorganversagen, Systemmedizin, Systembiologie