3D-Hautrevolution: Preisträger knackt Geheimnisse der Dermatologie

Prof. Dr. med. Jens Malte Baron aus Aachen wurde beim Kongress DERM 2023 mit dem renommierten onkoderm-Wissenschaftspreis für seine wegweisenden Forschungsarbeiten zum Einsatz von 3D-Hautmodellen geehrt.

Preiswürdiges Modell: Haut nachgebaut im Reagenzglas

Dreidimensionale Vollhautmodelle aus humanen Keratinozyten und Fibroblasten spiegeln die anatomischen und physiologischen Merkmale echter menschlicher Haut nahezu perfekt wider. Diese innovativen Konstrukte ermöglichen präzise Einblicke in Hautvorgänge, die in herkömmlichen 2D-Kulturen unmöglich wären. Sie überbrücken die Lücke zwischen Tierversuchen und klinischen Studien, indem sie menschliche Bedingungen realistisch replizieren – ein Quantensprung für die Forschung.

Krankheiten nachstellen: Von Tätowierungen bis atopischer Dermatitis

Die Modelle eignen sich hervorragend, um spezifische Hautzustände zu simulieren, etwa tätowierte Haut oder chronische Erkrankungen wie atopische Dermatitis. Solche Nachbildungen erlauben es, pathologische Prozesse detailliert zu beobachten und potenzielle Behandlungen systematisch zu prüfen. Forscher:innen können so Ursachenmechanismen aufdecken und gezielte Interventionen entwickeln, ohne auf Patient:innen angewiesen zu sein – effizient und ethisch einwandfrei.

Wundheilung unter der Lupe: Laser und Salben im Test

Morphologische und funktionelle Studien zur Wundheilung lassen sich standardisiert durchführen, zum Beispiel mit kontrollierter Laserbehandlung. Ebenso lassen sich Effekte topisch applizierter Wirkstoffe exakt bewerten, indem Veränderungen in Echtzeit gemessen werden. Diese Ansätze simulieren reale Heilungsverläufe und offenbaren, wie Substanzen wirken – entscheidend für die Optimierung von Salben und Geräten in der Praxis.

Komplexität steigern: Immunzellen und Tumore einbauen

Die Flexibilität der Modelle geht weiter: Weitere Zelltypen wie entzündungskompetente Makrophagen, Tumorzellen oder mikrovaskuläre Endothelzellen lassen sich nahtlos integrieren. Dadurch entstehen hochkomplexe Systeme, die multifaktorielle Fragestellungen adressieren, etwa interzelluläre Wechselwirkungen bei Entzündungen. Diese Erweiterungen machen die Modelle zu vielseitigen Plattformen für translationalen Fortschritt.

Therapiehorizonte eröffnen: Psoriasis und Entzündungen bekämpfen

Letztlich tragen solche 3D-Systeme maßgeblich dazu bei, chronisch entzündliche Hautleiden wie Psoriasis oder atopische Dermatitis besser zu entschlüsseln. Durch Simulation realer Szenarien können neue Therapieansätze evaluiert und verfeinert werden, bevor sie klinisch getestet werden. Prof. Barons Arbeit ebnet damit den Weg zu innovativen Behandlungen, die Patient:innen schneller und gezielter helfen – ein Versprechen für die Dermatologie der Zukunft.

Beispielhafte Forschung an Hautmodellen

Oberflächliche Hautschäden durch ästhetische oder medizinische Lasereingriffe erfordern gezielte Pflege, um Narben zu vermeiden und Funktionen rasch wiederherzustellen. Beschleunigte Reepithelisierung und Stabilisierung der Hautbarriere zählen zu den Schlüsselfaktoren für reibungslose Erholung. Geeignete Topika wie Bepanthen® Wund- und Heilsalbe greifen hier präventiv ein und fördern natürliche Reparaturprozesse.

„Bisher ist nicht vollständig geklärt, wie dieser Effekt vermittelt wird. Deshalb haben wir in unserer Arbeitsgruppe an der Klinik für Dermatologie und Allergologie der Uniklinik RWTH Aachen einen möglichen Zusammenhang zwischen Dexpanthenol und Matrix-Metalloproteinasen (MMPs) untersucht,“ erklärt Dr. Huth.

Laser-Effekt: MMP3 wird gedrosselt

Genexpressionsstudien an Hautmodellen offenbarten: Fünf Tage nach ablativen fraktionierten CO2-Lasern oder nicht-ablativen fraktionierten Erbium-Glas-Lasern sinkt die MMP3-Aktivität merklich. Matrix-Metalloproteinasen wie MMP3 regulieren entscheidend Granulation, Neovaskularisation und Oberflächenneubildung – ein temporärer Rückgang bremst den gesamten Heilungsverlauf.

Enzymmangel blockiert: Verlangsamte Kontraktion

Hautmodelle mit gezieltem MMP3-Knockdown bestätigten: Fehlendes Enzym verzögert Wundschluss spürbar. Betroffen sind erhöhte Zytokin- und Chemokin-Level sowie antimikrobielle Peptide, während heilungsrelevante Gene unterdrückt bleiben. Dieser Mangel führt zu ineffizienter Kontraktion und verlängerter Vulnerabilität – ein kritischer Engpass nach Lasertraumata.

Dexpanthenol kontert: Expression boostert

Tägliche Applikation von Dexpanthenol direkt nach Laserung kehrt den Trend um: Am fünften Tag klettert MMP3-Expression deutlich an und gleicht den Knockdown aus. Zusätzlich aktiviert sich die antioxidative Hämoxigenase (HMOX1), die Zellschäden abfängt. Damit erklärt sich der beschleunigte Heilungseffekt der Bepanthen® Wund- und Heilsalbe molekular – ein gezielter Eingriff in Regulationswege.

Fazit

Hautmodelle revolutionieren die Dermatologie: Sie entschlüsseln präzise Wundheilungsmechanismen nach Lasertherapie und belegen molekular, wie Dexpanthenol MMP3-Aktivität boostet und die Hautbarriere stabilisiert – Grundlage für optimierte Nachsorge.