Wie können wir Lungeninfektionen bekämpfen?

Prof. Lachmann

Worum geht es in diesem Forschungsprojekt?

Fluoreszenzbild von Makrophagen aus genetisch modifizierten Stammzellen (iPSC).
Copyright: Shifaa Abdin

Worum geht es in diesem Forschungsprojekt?

Im Rahmen unserer Forschung konzentrieren wir uns auf Infektionen der unteren Atemwege wie beispielsweise Lungenentzündungen, die nach wie vor die am häufigsten übertragbaren Krankheiten weltweit sind. Unsere Forschung zielt darauf ab, die Entstehung dieser Infektionskrankheiten zu verstehen und auf der Grundlage von Ansätzen der regenerativen Medizin neue therapeutische Ansätze zu entwickeln. In unserer Forschung verwenden wir Zellen von Patientinnen und Patienten, um neue Infektionsmodelle zu etablieren, die den Weg für zellbasierte immuntherapeutische Ansätze gegen Infektionen der unteren Atemwege ebnen werden. Dabei liegt unser Fokus vor allem auf den Makrophagen (Fresszellen) des Immunsystems.

Wie ist der Stand der Dinge?

Es ist uns bereits gelungen, eine Vielzahl von verschiedenen Infektionsmodellen für Bakterien und Viren zu etablieren. Auf der Grundlage dieses Wissens könnten wir auch den Einsatz neu entwickelter Immunzellen zur Bekämpfung lebensbedrohlicher Infektionen der Atemwege erreichen. Diese Erkenntnisse wollen wir nun in die Kliniken bringen. Wir untersuchen hierbei insbesondere die Rolle von Makrophagen (Fresszellen) bei der Entstehung und Bekämpfung von Infektionen. Dabei nutzen wir unterschiedliche Stammzell-Typen. Einer unserer Ansätze ist, die geschwächten Fresszellen durch gesunde Fresszellen aus dem Labor zu ersetzen, die dann Schutz vor Bakterien oder Viren bieten.

Makrophagen, frisch aus Differenzierungskulturen von menschlichen Stammzellen (iPSC) gewonnen. Copyright: Shifaa Abdin

Was sind die Projektziele?

Wir wollen neue immuntherapeutische Ansätze entwickeln, in denen Designer-Immunzellen oder andere immuntherapeutische Ansätze zur Bekämpfung von Lungeninfektionen verwendet werden. Wir konzentrieren uns in erster Linie auf bakterielle Infektionen, mit dem langfristigen Ziel, etablierte Systeme auch für virale Eindringlinge einzusetzen.

Wie kommen wir da hin?

Um Erkenntnisse zur Entstehung von Lungenkrankheiten zu gewinnen und daraus Therapien ableiten zu können, etablieren wir im Labor unterschiedliche Krankheitsmodelle. Dafür arbeiten wir in einem stark interdisziplinären Umfeld, in dem wir mehrere Disziplinen wie Infektions- und regenerative Medizin, Stammzellen und Immunität miteinander verbinden. Wir nutzen den Rahmen von RESIST, in dem verschiedene Disziplinen zusammengebracht werden. So wollen wir die Entwicklung neuer Innovationen und radikaler neuer Ideen zur Bekämpfung der bakteriellen Lungenentzündung vorantreiben.

Die Herstellung von iPSC-Immunzellen in skalierbaren Systemen sowie die Modifikation der Zellen erlauben neue Möglichkeiten in der Erforschung neuer Zell-basierter Immuntherapie gegen unterschiedliche Krankheitserreger.

Das Schema zeigt, wie wir die Zellen herstellen und welche Konzepte wir damit verfolgen.

Leitender Forscher des Projekts B13

Projekttitel: Kontrolle von Atemwegsinfektionen

Prof. Dr. Nico Lachmann

Project: B13

CV & VIDEO

Publikationen des Projektes B13

Publikationen 2025

In vivo macrophage engineering for renal cancer therapy D. Basílio-Queirós and N. Lachmann Nat Cancer 2025 Accession Number: 40301654 DOI: 10.1038/s43018-025-00912-7
Sensory neurons shape local macrophage identity via TGF-β signaling J. Kolter, C. L. Döring, S. Sarout, S. Baasch, L. Steele, R. Alsumati, et al.Immunity 2025 Accession Number: 40914152 DOI: 10.1016/j.immuni.2025.08.004

Publikationen 2024

CAR macrophages on a fast track to solid tumor therapy.  Abdin SM, Paasch D, Lachmann N. Nat Immunol. 2024 Jan;25(1):11-12. doi: 10.1038/s41590-023-01696-7. PMID: 38168956.

Pulmonary Alveolar Proteinosis and new therapeutic concepts. Rodriguez Gonzalez C, Schevel H, Hansen G, Schwerk N, Lachmann N.
Klin Padiatr. 2024 Feb;236(2):73-79. doi: 10.1055/a-2233-1243. Epub 2024 Jan 29. PMID: 38286410 Free PMC article.

Sensor macrophages derived from human induced pluripotent stem cells to assess pyrogenic contaminations in parenteral drugs. Abdin, S. M., F. Mansel, A. R. Hashtchin, M. Ackermann, G. Hansen, B. Becker, B. Kick, N. Pham, H. Dietz, C. Schaniel, U. Martin, I. Spreitzer, and N. Lachmann. 2024.  Biofabrication 16.

Adaptation of Human iPSC-Derived Macrophages Toward an Alveolar Macrophage-Like Phenotype Post-Intra-Pulmonary Transfer into Murine Models. Hetzel, M., I. Gensch, M. Ackermann, and N. Lachmann. 2024.  Methods in Molecular Biology (Clifton, N.J.) 2713: 463-479.

Human CFTR deficient iPSC-macrophages reveal impaired functional and transcriptomic response upon Pseudomonas aeruginosa infection C. Rodriguez Gonzalez, D. Basílio-Queirós, A. L. Neehus, S. Merkert, D. Tschritter, S. Ünal, et al. Front Immunol 2024 Vol. 15 Pages 1397886 Accession Number: 39606224 PMCID: PMC11601075 DOI: 10.3389/fimmu.2024.1397886

Ultrasound-triggered drug release in vivo from antibubble-loaded macrophages O. Desai, M. Köster, D. Kloos, N. Lachmann, H. Hauser, A. Poortinga, et al.J Control Release 2024 Accession Number: 39653149 DOI: 10.1016/j.jconrel.2024.12.007

Tuberculosis in otherwise healthy adults with inherited TNF deficiency A. A. Arias, A. L. Neehus, M. Ogishi, V. Meynier, A. Krebs, T. Lazarov, et al. Nature 2024 Vol. 633 Issue 8029 Pages 417-425 Accession Number: 39198650 PMCID: PMC11390478 DOI: 10.1038/s41586-024-07866-3

Standardized generation of human iPSC-derived hematopoietic organoids and macrophages utilizing a benchtop bioreactor platform under fully defined conditions  M. Ackermann, F. Saleh, S. M. Abdin, A. Rafiei Hashtchin, I. Gensch, J. Golgath, et al.Stem Cell Res Ther 2024 Vol. 15 Issue 1 Pages 171 Accession Number: 38886860 PMCID: PMC11184717 DOI: 10.1186/s13287-024-03785-2

Publikationen 2023

Human IRF1 governs macrophagic IFN-γ immunity to mycobacteria. Rosain J, Neehus AL, Manry J, Yang R, Le Pen J, Daher W, Liu Z, Chan YH, Tahuil N, Türel Ö, Bourgey M, Ogishi M, Doisne JM, Izquierdo HM, Shirasaki T, Le Voyer T, Guérin A, Bastard P, Moncada-Vélez M, Han JE, Khan T, Rapaport F, Hong SH, Cheung A, Haake K, Mindt BC, Pérez L, Philippot Q, Lee D, Zhang P, Rinchai D, Al Ali F, Ahmad Ata MM, Rahman M, Peel JN, Heissel S, Molina H, Kendir-Demirkol Y, Bailey R, Zhao S, Bohlen J, Mancini M, Seeleuthner Y, Roelens M, Lorenzo L, Soudée C, Paz MEJ, González ML, Jeljeli M, Soulier J, Romana S, L’Honneur AS, Materna M, Martínez-Barricarte R, Pochon M, Oleaga-Quintas C, Michev A, Migaud M, Lévy R, Alyanakian MA, Rozenberg F, Croft CA, Vogt G, Emile JF, Kremer L, Ma CS, Fritz JH, Lemon SM, Spaan AN, Manel N, Abel L, MacDonald MR, Boisson-Dupuis S, Marr N, Tangye SG, Di Santo JP, Zhang Q, Zhang SY, Rice CM, Béziat V, Lachmann N, Langlais D, Casanova JL, Gros P, Bustamante J. Cell. 2023 Feb 2;186(3):621-645.e33. doi: 10.1016/j.cell.2022.12.038. PMID: 36736301; PMCID: PMC9907019.

Metabolic rewiring tunes dermal macrophages in staphylococcal skin infection. Sci Immunol. Forde AJ, Kolter J, Zwicky P, Baasch S, Lohrmann F, Eckert M, Gres V, Lagies S, Gorka O, Rambold AS, Buescher JM, Kammerer B, Lachmann N, Prinz M, Groß O, Pearce EJ, Becher B, Henneke P.  2023 Aug 18;8(86):eadg3517.

Alveolar macrophages in tissue homeostasis, inflammation, and infection: evolving concepts of therapeutic targeting. Malainou C, Abdin SM, Lachmann N, Matt U, Herold S. J Clin Invest. 2023 Oct 2;133(19):e170501. doi: 10.1172/JCI170501. PMID: 37781922; PMCID: PMC10541196.

Scalable generation of functional human iPSC-derived CAR-macrophages that efficiently eradicate CD19-positive leukemia. Abdin SM, Paasch D, Kloos A, Oliveira MC, Jang MS, Ackermann M, Stamopoulou A, Mroch PJ, Falk CS, von Kaisenberg CS, Schambach A, Heuser M, Moritz T, Hansen G, Morgan M, Lachmann N.  J Immunother Cancer. 2023 Dec 22;11(12):e007705. doi: 10.1136/jitc-2023-007705. PMID: 38135346; PMCID: PMC10749073.

An evaluation of an open access iPSC training course: „How to model interstitial lung disease using patient-derived iPSCs“. Schweikert A, Kenny S, Oglesby I, Glasgow A, de Santi C, Gensch I, Lachmann N, Desroziers T, Fletcher C, Snijders D, Nathan N, Hurley K; COST Open-ILD Group Management Committee. Stem Cell Res Ther. 2023 Dec 20;14(1):377. doi: 10.1186/s13287-023-03598-9. PMID: 38124115; PMCID: PMC10734099.

Publikationen 2022

Generation of Human iPSC from Small Volume Peripheral Blood Samples. Kloos D, Lachmann N. Methods Mol Biol. 2022;2429:27-39. doi: 10.1007/978-1-0716-1979-7_3. PMID: 35507153

ISG15 deficiency features a complex cellular phenotype that responds to treatment with itaconate and derivatives. Waqas SF, Sohail A, Nguyen AHH, Usman A, Ludwig T, Wegner A, Malik MNH, Schuchardt S, Geffers R, Winterhoff M, Merkert S, Martin U, Olmer R, Lachmann N, Pessler F. Clin Transl Med. 2022

Targeted biallelic integration of an inducible Caspase 9 suicide gene in iPSCs for safer therapies. Wunderlich S, Haase A, Merkert S, Jahn K, Deest M, Frieling H, Glage S, Korte W, Martens A, Kirschning A, Zeug A, Ponimaskin E, Göhring G, Ackermann M, Lachmann N, Moritz T, Zweigerdt R, Martin U. Mol Ther Methods Clin Dev.

Continuous human iPSC-macrophage mass production by suspension culture in stirred tank bioreactors. Ackermann M, Rafiei Hashtchin A, Manstein F, Carvalho Oliveira M, Kempf H, Zweigerdt R, Lachmann N. Nat Protoc. 2022 Jan 17.

In vitro systems to study inborn errors of immunity using human induced pluripotent stem cells E. Nikolouli, J. Reichstein, G. Hansen and N. Lachmann Frontiers in Immunology 2022 Vol. 13 Pages 1024935 DOI: 10.3389/fimmu.2022.1024935

Publikationen 2021

Beyond „Big Eaters“: The Versatile Role of Alveolar Macrophages in Health and Disease. Hetzel M, Ackermann M, Lachmann N. Int J Mol Sci. 2021 Mar 24;22(7):3308. doi: 10.3390/ijms22073308. PMID: 33804918 Free PMC article. Review.

Human iPSC-derived macrophages for efficient Staphylococcus aureus clearance in a murine pulmonary infection model. Rafiei Hashtchin A, Fehlhaber B, Hetzel M, Manstein F, Stalp JL, Glage S, Abeln M, Zweigerdt R, Munder A, Viemann D, Ackermann M, Lachmann N. Blood Adv. 2021 Dec 14;5(23):5190-5201.

CARs and beyond: tailoring macrophage-based cell therapeutics to combat solid malignancies. Abdin SM, Paasch D, Morgan M, Lachmann N. J Immunother Cancer. 2021 Aug;9(8):e002741. doi: 10.1136/jitc-2021-002741. PMID: 34462325; PMCID: PMC8407221.

Genetic Correction of IL-10RB Deficiency Reconstitutes Anti-Inflammatory Regulation in iPSC-Derived Macrophages. Hoffmann D, Sens J, Brennig S, Brand D, Philipp F, Vollmer Barbosa P, Kuehle J, Steinemann D, Lenz D, Buchegger T, Morgan M, Falk CS, Klein C, Lachmann N, Schambach A.  J Pers Med. 2021 Mar 20;11(3):221. doi: 10.3390/jpm11030221. PMID: 33804706; PMCID: PMC8003874.

Impaired respiratory burst contributes to infections in PKCδ-deficient patients A. L. Neehus, K. Moriya, A. Nieto-Patlán, T. Le Voyer, R. Lévy, A. Özen, et al. J Exp Med 2021 Vol. 218 Issue 9 Accession Number: 34264265 PMCID: PMC8288504 DOI: 10.1084/jem.20210501

iPSC modeling of stage-specific leukemogenesis reveals BAALC as a key oncogene in severe congenital neutropenia B. Dannenmann, M. Klimiankou, B. Oswald, A. Solovyeva, J. Mardan, M. Nasri, et al. Cell Stem Cell 2021 Vol. 28 Issue 5 Pages 906-922.e6 DOI: 10.1016/j.stem.2021.03.023

Publikationen des Projektes B13