Weltweit erstes Computermodell der Haut entwickelt

Professor Dr. Karsten Neuber, Klinik für Dermatologie und Venerologie des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf (UKE), und Dr.-Ing. Niels Grabe, früher Klinik für Dermatologie und Venerologie des UKE sowie Zentrum für Bioinformatik der Universität Hamburg (heute Universitätsklinikum Heidelberg), haben das weltweit erste Computermodell der menschlichen Haut entwickelt. Die Arbeitsergebnisse des Dermatologen und des Bioinformatikers wurden jetzt in der internationalen renommierten Fachzeitschrift „Bioinformatics“ veröffentlicht. Das Computermodell dient dem besseren Verständnis der Hautentstehung und bietet damit die Chance zur Entwicklung neuer Therapieansätze.

Für experimentelle Untersuchungen von Organfunktionen und Stoffwechsel des Menschen stehen bisher in der Regel nur Modelle zur Verfügung, die die komplexen tatsächlichen Vorgänge im Körper sehr stark vereinfachen (Zellkulturen) oder vom menschlichen Organismus mehr oder weniger weit entfernt sind (Tiermodelle). Zudem gelingt es häufig nicht, Detailerkenntnisse zu einem entwicklungsfähigen Ganzen zusammenzufügen. Die so genannte Systembiologie, die Computer- und Labortechnologie vereint, bietet erstmals die Möglichkeit, die Auswirkungen komplexer molekularer Netzwerke auf ein gesamtes Gewebe zu simulieren.

Die beiden Wissenschaftler „fütterten“ den Computer mit bereits bekannten Daten zur Entstehung und Erneuerung der menschlichen Epidermis, des mehrschichtigen äußeren Teils der Haut. Für jede einzelne daran beteiligte Zellart wurde dabei von Dr. Grabe ein eigenes kleines Programm geschrieben, das die grundlegenden Fertigkeiten der Zelle berücksichtigt und selbstständig abläuft. Das auf diese Weise entstandene zweidimensionale Modell simuliert, wie sich einzelne Stammzellen unter dem Einfluss im Computer nachempfundener molekularer Mechanismen kontrolliert teilen und so langsam die einzelnen Schichten der Haut entstehen.

Erste Ergebnisse des Computermodells sind mittlerweile durch experimentelle Untersuchungen bestätigt worden.

Die Forscher erhoffen sich von dem Computermodell insbesondere neue Perspektiven zur Therapie der stark zunehmenden Hautkrebserkrankungen. Bei dem Modell handelt es sich jedoch, so Professor Neuber, „erst um einen Prototypen, der nur dann erfolgreich sein kann, wenn er als interdisziplinäre Kooperation mit Forschergruppen aus den verschiedenen relevanten Gebieten erweitert wird.“