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Erster Spatenstich für den BerlinBioCube
Für Start-ups im Bereich Biotechnologie und Medizintechnik entsteht auf dem Campus Berlin-Buch bis 2023 ein neues Gründerzentrum
(v.l.) Projektleiter Uli Hölken, CBB, Dr. Ulrich Scheller und Dr. Christina Quensel, Geschäftsführende der CBB, Carsten Böll, Bauüberwachung für die GSE Ingenieur-Gesellschaft mbH, beim Spatenstich für den BerlinBioCube (Foto: Peter Himsel/CBB)
Auf dem großen Baufeld im BiotechPark Berlin-Buch drehen sich bald die Kräne für den BerlinBioCube. Das neue Gründerzentrum wird auf fünf Geschossen rund 8.000 Quadratmeter für moderne Labore, Büros und Gemeinschaftsflächen bieten. Gemeinsam mit den Firmen des BiotechParks erfolgte am 27. August 2020 der erste Spatenstich – im Rahmen des jährlichen Firmenfestes. Mit dem zukunftsweisenden Projekt können bis zu 400 neue Arbeitsplätze auf dem biomedizinischen Campus entstehen, der zu den führenden Wissenschafts- und Technologiestandorten in Deutschland gehört.
„Die gewachsene Verbindung von Wissenschaft und Wirtschaft ermöglicht erfolgreiche Ausgründungen vor Ort und macht den Campus für Start-ups attraktiv. Junge Unternehmen wie T-knife zeigen, wie wichtig es ist, in diesem Umfeld Platz für neues Wachstum zu schaffen. Das Spin-off des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin entwickelt neue Krebstherapien mit Hilfe modifizierter T-Zellen des Immunsystems und konnte dafür kürzlich die bedeutende Summe von 66 Millionen Euro Wagniskapital einwerben“, so Dr. Christina Quensel, Geschäftsführerin der Campus Berlin-Buch GmbH. „Zum internen Bedarf kommt eine große Nachfrage von externen Firmen und Start-ups aus den Bereichen Medizinische Biotechnologie, Medizintechnik und angrenzenden Gebieten, sodass wir sehr froh über diese Entwicklungsmöglichkeit sind.“
Im September beginnen die Tiefbauarbeiten für das neue Gebäude, das vom Architekturbüro doranth post architekten entworfen wurde. „Wir realisieren mit dem BerlinBioCube einen wichtigen Meilenstein – die vierte Baustufe zur Erweiterung des BiotechParks. Der Neubau ist mit einer Investition von 55 Millionen Euro verbunden und wird durch Fördermittel aus der Gemeinschaftsaufgabe ‚Verbesserung der regionalen Wirtschaftsstruktur‘ (GRW) ermöglicht“, erklärte Dr. Quensel.
Das neue Gründerzentrum komplettiert den BiotechPark. Für den weiteren Ausbau sind Flächen in Campusnähe vorgesehen, die im Rahmenplan für Buch Süd festgelegt wurden.
Neuer PI stärkt Austausch zwischen MDC und Charité
Das MDC begrüßt einen neuen Gast: Dr. Michael Sigal, klinischer Wissenschaftler und Arzt an der Charité – Universitätsmedizin Berlin, untersucht, welchen Einfluss Stammzellen auf Magen-Darm-Erkrankungen und Krebs haben. Am MDC möchte er die Darmwand auf Einzelzellebene erforschen.
Schon als Medizinstudent war Dr. Michael Sigal begeistert von den Mechanismen des menschlichen Körpers, die ihn so präzise regulieren wie eine perfekt eingestellte Maschine.
„Ich wollte nicht nur Arzt sein, der Patientinnen und Patienten behandelt“, erinnert sich Sigal, der heute als Oberarzt an der Charité mit Schwerpunkt Gastroenterologie arbeitet. „Schon immer wollte ich verstehen, wie die Dinge funktionieren und welche Mechanismen sie beeinträchtigen.“
Sigal startet die Nachwuchsgruppe „Gastrointestinale Barriere, Regeneration und Karzinogenese“ am Berliner Institut für Medizinische Systembiologie (BIMSB), das zum Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) gehört. Die Stelle an der Charité behält er bei, in den Laboren des MDC wird Sigal als Gast-Wissenschaftler eng mit den MDC-Teams zusammenarbeiten.
Meister der Regeneration: das Epithel
Sigal untersucht das Epithel des Gastrointestinaltrakts (GI): Zellen, die Magen und Darm auskleiden und eine wichtige Barriere zwischen unserem Körper und der Außenwelt bilden. „Das Darmepithel hat eine unglaubliche Regenerationsfähigkeit“, sagt Sigal. „Jede Woche werden etwa 300 Gramm Epithelzellen ausgeschieden und von den Stammzellen ersetzt. Das ist die höchste Umsatzrate aller Gewebe im menschlichen Körper.“
Ihn interessiert besonders, wie dieser Regenerationsprozess funktioniert. Wie kann das Zusammenspiel zwischen normalem Mikrobiom und infektiösen Bakterien zur Regeneration beitragen, diesen Prozess stören und letztlich entzündliche Darmerkrankungen und Krebs auslösen? „Jede gastrointestinale Erkrankung des Magens und des Darms ist auch eine Erkrankung des Epithels“, sagt Sigal.
Einige überraschende Ergebnisse hat er bereits gefunden.
Querschnitt durch die Magenschleimhaut (Mausmodell): Helicobacter-pylori-Bakterien (grün) besiedeln die Vertiefungen der Magendrüsen. Die Kerne der Schleimhautzellen sind blau, ihr Zellskelett rot angefärbt.
© Michael Sigal, Charité
Während eines zweijährigen Forschungsaufenthaltes an der Stanford University erforschte er das Bakterium Helicobacter pylori, das etwa 50 Prozent aller Menschen weltweit im Magen tragen. Er und seine Kolleg*innen entdeckten, dass diese Bakterien direkt mit den epithelialen Stammzellen des Magens interagieren. Das kann zur Fehlregulation dieser Zellen und schließlich zur Entwicklung von Magenerkrankungen führen.
Arzt und Wissenschaftler
Als „Clinician Scientist“, bis vor kurzem im Rahmen eines dreijährigen Programms des BIH und Charité gefördert, teilt Sigal seine Arbeitszeit zwischen Klinik und Grundlagenforschung auf. Er betrachtet diese doppelte Perspektive als klaren Vorteil für beide Bereiche. Als Arzt sieht er umgehend, welche Herausforderungen es zu bewältigen gilt. „In der Klinik gibt es so vieles, was wir nicht genau verstehen“, sagt er. „Warum treten Krankheiten auf? Warum sprechen manche Patientinnen und Patienten auf Medikamente an, andere dagegen nicht?“ Als qualifizierter Wissenschaftler bringt er diese Fragen ins Labor. Die Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung können im Idealfall zu einer neuen wirksameren Behandlung der Patient*innen führen.
Eine wichtige Verbindung
Im Jahr 2019 erhielt Sigal im Emmy Noether-Programm der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG ) Fördermittel für die eigenverantwortliche Leitung einer Nachwuchsgruppe. Der offizielle Arbeitsplatz der Gruppe ist die Charité, doch er und sein sechsköpfiges Team nutzen ab jetzt auch Laborräume im BIMSB des MDC – direkt gegenüber der Charité in Berlin-Mitte.
Nun will er seine Arbeit auf einer neuen Ebene fortführen. Am BIMSB will er erforschen, wie Zellen miteinander kommunizieren. Er profitiert dabei von der Ausstattung und dem Know-how zu Einzelzellanalysen und zellulärer Kommunikation, die in räumlicher Auflösung untersucht werden kann, sowie von einzigartiger Expertise in der Bioinformatik. „So gewinnen wir viel tiefere Einblicke in die Funktionsweise des Epithels“, sagt Sigal. „Das BIMSB ist der ideale Ort hierfür, denn viele Gruppen dort befassen sich mit der Zellregulation. Sie setzen Werkzeuge ein, die eine Auflösung der Vorgänge auf Einzelzellebene erlauben, die bisher so nicht möglich war und nur an wenigen Orten weltweit auf einem so hohen Niveau praktiziert wird.”
Sigal hofft, dass die Erforschung des Magen-Darm-Epithels und seine klinische Perspektive auch für andere Teams am MDC von Interesse und Nutzen sein werden. So ist der Gastrointestinaltrakt beispielsweise gut dafür geeignet, die Entstehung von Krankheiten zu untersuchen, lange bevor sie sich zu einem späteren Zeitpunkt zu Krebs entwickeln. „Ich denke, wir können viel voneinander lernen“, sagt er und fügt hinzu: „Wahre Innovationen entstehen durch interdisziplinäre Arbeit“.
Ort der Begegnung
Sigal ist ein großer Befürworter einer verstärkten Zusammenarbeit zwischen den beiden Institutionen. Er ist überzeugt, dass der bloße Aufenthalt im selben Gebäude zu überraschenden Diskussionen und neuen Ideen führen wird. Die Kooperation zwischen dem MDC und der Charité, findet er, soll nur ein Beispiel von vielen sein, wie die Stadt die Kultur eines offenen wissenschaftlichen Austausches fördert.
Text: Laura Petersen
Quelle: PM MDC vom 24. 08. 2020
MDC Berlin, Campus Berlin-Buch
66 Millionen Euro für das Berliner Spin-Off T-knife
Von der ersten Idee im biomedizinischen Labor bis zur Therapie ist es meist ein langer Weg. Es braucht Zeit – und vor allem auch viel Geld. Seit etwa 20 Jahren arbeiten Wissenschaftler*innen des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) und der Charité – Universitätsmedizin Berlin um Professor Thomas Blankenstein an der Entwicklung neuer Krebstherapien mit Hilfe von körpereigenen Immunzellen, deren Rezeptoren zuvor im Labor gentechnisch verändert wurden.
Blankenstein untersucht, ob diese modifizierten T-Zellen die Krebsentwicklung stoppen können. Vor zwei Jahren hat der Wissenschaftler gemeinsam mit Elisa Kieback und Holger Specht sowie mit Unterstützung der Ascenion GmbH das Unternehmen T-knife gründet. Das Biotech-Start-Up mit inzwischen 18 Mitarbeiter*innen möchte neuartige, hochentwickelte Krebstherapeutika zur Behandlung von Tumoren auf der Basis von T-Zell-Rezeptoren entwickeln.
Jetzt erhält T-knife von vier Wagniskapitalfonds (Versant Ventures und RA Capital Management aus den USA sowie den bisherigen T-knife-Unterstützern Andera Partners und Boehringer Ingelheim Venture Fund) Kapital in Höhe von insgesamt 66 Millionen Euro. Dies haben die Investoren am 6. August in einer Finanzierungsrunde der Serie A zugesagt. Als Serie A werden große Kapitalerhöhungen nach einer anfänglichen Start-Up-Finanzierung bezeichnet. T-knifes A-Runde ist die bisher größte für ein deutsches Unternehmen in diesem Jahr.
Professor Thomas Sommer, Wissenschaftlicher Vorstand des MDC (komm.), gratulierte Blankenstein und den T-knife-Kolleg*innen. „Das ist ein großer Erfolg, der unterstreicht, wie Forschung von MDC-Teams den Weg in die Anwendung, in die Klinik, zu den Patientinnen und Patienten findet. Es zeigt sich auch, wie wichtig unsere Zusammenarbeit mit der Charité ist, um Nutzen für die Patient*innen zu schaffen.“
„Wir schauen mit Spannung auf die Studienergebnisse und hoffen, dass wir mit dieser Gentherapie eine neue und vielversprechende Möglichkeit gewinnen, Krebserkrankungen künftig besser zu bekämpfen,“ sagte Blankenstein.
Behandlung solider Tumore
T-knife entwickelt eine neue Generation adoptiver T-Zell-Therapien zur Behandlung solider Tumore. Mit Hilfe einer eigenen HuTCR (Humanized T-Cell Receptor)-Plattform – Mausstämme, deren T-Zellen ausschließlich humane T-Zell-Rezeptoren tragen – sollen hochwirksame und sichere Therapeutika auf Basis dieser T-Zell-Rezeptoren (TCRs) auf den Markt gebracht werden.
„Nachdem wir so viele Jahre unter dem Radar gearbeitet haben, um eine leistungsfähige, humanisierte Maus-Plattform mit humanen TCR-Loci zu entwickeln, ist es großartig, jetzt Bestätigung von renommierten Life-Science-Fonds wie Versant Ventures und RA Capital Management zu erhalten,” sagte Elisa Kieback, Geschäftsführerin und wissenschaftliche Mitgründerin von T-knife. „Wir sind unseren Gründungsgesellschaftern und auch Andera Partners und dem Boehringer Ingelheim Venture Fund dankbar für die fortgesetzte Unterstützung. Beide sind erstklassige Life-Science-Investoren, die uns seit unserer Gründung als echte Partner zur Seite stehen. Künftig wollen wir ein transatlantisches Unternehmen werden, d. h. eine US-Präsenz aufbauen und unser Management-Team entsprechend erweitern.”
Das Unternehmen hat präklinisch bereits den Proof-of-Concept erbracht und mit der klinischen Prüfung für seinen führenden TCR-Kandidaten begonnen. Darüber hinaus hat T-knife die Plattform für mehr als 90 Tumortargets validiert. Mehrere daraus resultierende Arzneimittelkandidaten befinden sich in präklinischer Entwicklung. Bis 2022 plant das Unternehmen, drei weitere TCRs in die Klinik zu bringen.
MDC Berlin, Prof. Blankenstein
Quelle: PM MDC vom 14. 08. 2020
Gesetzentwurf zur Integration des Berliner Instituts für Gesundheitsforschung in die Charité
PM des Berliner Senats vom 11. 08. 2020
Aus der Sitzung des Senats am 11. August 2020:
Der Berliner Senat hat heute auf Vorlage des Regierenden Bürgermeisters von Berlin und Senators für Wissenschaft und Forschung, Michael Müller, beschlossen, den Entwurf für das Gesetz zur Integration des Berliner Instituts für Gesundheitsforschung in die Charité – Universitätsmedizin Berlin (BIG-Integrationsgesetz) in das Abgeordnetenhaus einzubringen. Mit dem Gesetz wird die Verwaltungsvereinbarung, die am 10. Juli 2019 von der Bundesministerin für Bildung und Forschung, Anja Karliczek, und dem Regierenden Bürgermeister, Michael Müller, unterzeichnet worden war, umgesetzt.
Der Regierende Bürgermeister von Berlin und Senator für Wissenschaft und Forschung, Michael Müller: „Die Integration des BIG in die Charité ist ein wichtiger Baustein für die Weiterentwicklung der Gesundheitsstadt Berlin. Gemeinsam mit dem Bund ziehen wir an einem Strang, um Erkenntnisse aus medizinischer Forschung schneller in die Anwendung zu bringen. Davon werden Patientinnen und Patienten in Berlin und ganz Deutschland profitieren. Die dauerhafte Integration einer Bundeseinrichtung in eine Universitätsklinik des Landes ist bundesweit ein Novum und ich danke allen Beteiligten für die konstruktive Zusammenarbeit, dieses einzigartige Vorhaben gesetzlich und praktisch umzusetzen.“
Die Verwaltungsvereinbarung zwischen der Bundesrepublik Deutschland und dem Land Berlin setzt die Rahmenbedingungen für die Weiterentwicklung des BIG und seine Integration in die Charité – Universitätsmedizin Berlin. Ziel ist es, exzellente Forschung zu stärken und medizinische Innovationen noch schneller zu den Menschen zu bringen. Erstmals wird damit von der Möglichkeit Gebrauch gemacht, mit dem novellierten Artikel 91b des Grundgesetzes neue Wege bei der Förderung von wissenschaftlichen Landeseinrichtungen im Hochschulbereich durch den Bund zu beschreiten.
Mit der wissenschaftlichen Integration des BIG in die Charité – Universitätsmedizin Berlin bildet dieses die dritte Säule neben Klinikum und Fakultät. Dabei soll die wirtschaftliche Autonomie des BIG gewahrt bleiben. Finanziert wird das BIG weiterhin vom Bund und dem Land Berlin im Verhältnis 90:10. Für die Leitung des Instituts ist ein Direktorium vorgesehen, mit der Aufsicht wird ein Verwaltungsrat betraut, in dem Bund und Land Berlin sowie externer Sachverstand vertreten sein sollen. Das BIG erhält einen Sitz im Vorstand der Charité, das Bundesministerium für Bildung und Forschung einen Sitz im Charité-Aufsichtsrat. Die Zusammenarbeit mit dem Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin wird im Rahmen einer vertraglich vereinbarten privilegierten Partnerschaft fortgesetzt. Mit dem BIG als eigenständigem Exzellenzbereich innerhalb der Charité soll die translationale biomedizinische Forschung vorangetrieben werden und künftig auch deutschlandweit Projekte gefördert werden.
Christopher Baum wird Vorstandsvorsitzender des BIH
Am 5. August 2020 hat der Aufsichtsrat des Berlin Institute of Health (BIH) unter Vorsitz von Staatssekretär Christian Luft (BMBF) einstimmig Professor Dr. med. Christopher Baum zum Vorstandsvorsitzenden des BIH bestellt. Der ausgewiesene Wissenschaftsmanager und Experte für Translation, Molekulare Medizin und Gentherapie wird sein Amt zum 1. Oktober 2020 in Berlin antreten. Baum ist Vizepräsident Medizin an der Universität Lübeck und Vorstandsmitglied des Universitätsklinikums Schleswig-Holstein (UKSH). Er folgt auf Professor Axel R. Pries, der das Amt des Vorstandsvorsitzenden des BIH zwei Jahre kommissarisch innehatte und sich nun wieder ganz seiner Aufgabe als Dekan der Charité – Universitätsmedizin Berlin widmen wird.
„Als Vorsitzender des Aufsichtsrats freue ich mich sehr, dass wir Herrn Professor Baum als Vorstandsvorsitzenden des Berliner Instituts für Gesundheitsforschung gewinnen konnten“, sagte der Staatssekretär im Bundesministerium für Bildung und Forschung, Christian Luft. „Herr Professor Baum ist der Richtige, um mit Gestaltungswillen und Führungserfahrung die Integration des Instituts in die Charité zu meistern. Er wird zudem die translationale Ausrichtung des Berliner Instituts für Gesundheitsforschung in Berlin, deutschlandweit und international nachhaltig vorantreiben. Ich freue mich sehr auf unsere gemeinsame Zusammenarbeit!“
Dem pflichtete Steffen Krach, Staatssekretär in der Senatskanzlei für Wissenschaft des Landes Berlin bei: „Christopher Baum ist der ideale Kandidat für das BIH und ein großer Gewinn für unsere ganze Gesundheitsstadt. Berlin hat viel vor als Wissenschafts- und Medizinstandort und ich freue mich sehr auf unsere Zusammenarbeit.“
Baum übernimmt wohlbestelltes Haus
Professor Axel R. Pries, kommissarischer Vorstandsvorsitzender des BIH und Dekan der Charité – Universitätsmedizin Berlin, übergibt seinem Nachfolger ein wohlbestelltes Haus: „Das BIH hat sich in den letzten Jahren zu einer der ersten Adressen für translationale Medizin in Deutschland entwickelt. Die Umsetzung unserer Mission „Aus Forschung wird Gesundheit“ nimmt Gestalt an, wir haben bereits relevante Erfolge vorzuweisen, von hochrangig publizierten Forschungsergebnissen – auch und gerade zur aktuellen Corona-Pandemie – über nationale und internationale Kooperationen bis hin zu ersten Ausgründungen von Start Up Unternehmen in der Digitalen Medizin. Ich freue mich, dass wir mit Professor Baum einen Vorstandsvorsitzenden gefunden haben, der sich auf all diesen Gebieten auskennt und sie weiter vorantreiben wird.“
Professor Heyo K. Kroemer, Vorstandsvorsitzender der Charité – Universitätsmedizin Berlin, begrüßte den neuen BIH-Vorstandsvorsitzenden, der nach der Integration des BIH in die Charité ab 2021 auch im Charité-Vorstand sitzen wird. „Christopher Baum verfügt über ein großes Maß eigener Leitungserfahrung in Universitätskliniken. Ich bin mir sicher, dass er im eigenständigen BIH die Übertragung von Forschungsergebnissen in die klinische Anwendung stark fördern und dabei die Synergieeffekte mit der Charité maximal nutzen wird.“
Experte für Molekulare Medizin und Gentherapie
Professor Thomas Sommer, Wissenschaftlicher Vorstand des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (komm.), freute sich ebenfalls über die Wahl von Christopher Baum. „Als Experte für molekulare Medizin und ausgewiesener Wissenschaftsmanager wird Christopher Baum für uns ein exzellenter Ansprechpartner. Mit ihm an der BIH-Spitze werden wir die enge Zusammenarbeit von MDC, Charité und BIH in der Gesundheitsforschung weiter ausbauen. Ich gratuliere Christopher Baum sehr herzlich und wünsche ihm viel Erfolg.” Das MDC ist neben der Charité Gründungsinstitution des BIH und wird nach der Integration des BIH in die Charité der Privilegierte Partner des BIH.
Prof. Dr. med. Christopher Baum wurde 1962 in Marburg geboren und studierte Philosophie (2 Semester in Mainz) und Medizin in Essen, Freiburg und Hamburg. Er promovierte 1991 zum Dr. med. und habilitierte sich 1999 für das Fach Molekulare Medizin an der Universität Hamburg. Im Jahr 2000 folgte er einem Ruf an die Medizinische Hochschule Hannover (MHH) auf eine Professur für Stammzellbiologie und war gleichzeitig ab 2002 assoziierter Professor für Pädiatrie am Cincinnati Children‘s Hospital in den USA. In Hannover leitete er ab 2006 das Institut für Experimentelle Hämatologie, diente als Ombudsperson für Gute Wissenschaftliche Praxis sowie als Forschungsdekan und wurde 2013 zum Präsidenten der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) gewählt. Anfang 2019 wechselte Baum an die Universität Lübeck als erster hauptamtlicher Vizepräsident Medizin und Vorstandsmitglied des UKSH, Deutschlands zweitgrößtem Universitätsklinikum nach der Charité.
Molekularbiologe, Arzt und Wissenschaftsmanager
„Ich danke allen Beteiligten für ihr Vertrauen und freue mich außerordentlich auf die neue Aufgabe“, sagte Baum nach seiner Wahl. „Die Translation ist mir ein Kernanliegen: Forschung in Gesundheit zu verwandeln bedeutet, aus wissenschaftlichen Erkenntnissen konkrete Anwendungen zu schaffen, die Menschen helfen. Das BIH ist eine hervorragende Einrichtung zur Gestaltung des Übergangs von der Grundlagenforschung in die Medizin. Ich werde alles daransetzen, diese besondere Mission zusammen mit dem erstklassigen Team des BIH umzusetzen.“ Baums Interesse gilt dabei sowohl der Förderung der Forschung als auch der intensiven Zusammenarbeit mit der Klinik. „Mit der Charité haben wir einen exzellenten klinischen und wissenschaftlichen Partner an unserer Seite, der durch das MDC in mehreren Dimensionen ergänzt und erweitert wird. Die Synergie mit diesen hervorragenden Partnereinrichtungen begründet den Erfolg des BIH.“
Wissenschaftlich beschäftigte sich Christopher Baum schon früh mit der Gentherapie. Er entwickelte Genvektoren zum Einschleusen von Genen in Blutstammzellen und deckte die Grundlagen der so genannten Insertionsmutagenese in der Gentherapie auf, die bei gentherapeutisch behandelten Patient*innen zu Blutkrebs führen kann. Darauf aufbauend entwickelte er Testverfahren, mit denen sich diese gefährliche Nebenwirkung vor der Übertragung der genetisch modifizierten Blutstammzellen ausschließen lässt. Im Wissenschaftsmanagement gestaltete er nationale und internationale Netzwerke zur translationalen Forschung in der Stammzell‐ und Gentherapie. In Hannover führte er das Freiwillige Wissenschaftliche Jahr als neue Form des Freiwilligen Sozialen Jahrs, das PhD-Programm „Regenerative Sciences“ des Exzellenzclusters REBIRTH (From regenerative biology to reconstructive therapy), das Clinician‐Scientist‐Programm „Junge Akademie der MHH“ und das Weiterbildungsprogramm „TRAIN Academy“ für translationale Wissenschaften ein. Bei ihm lag die Gesamtkoordination der Exzellenzkonzepte der MHH. An der Universität zu Lübeck, einem Zentrum der Künstlichen Intelligenz, und am UKSH widmete er sich vorrangig der Verknüpfung von Informatik und Medizin, der Kooperation der Standorte in Lübeck und Kiel und dem Ausbau der interprofessionellen Lehre. Zudem führte er ein Medizininformatik-Promotionsprogramm mit dualer Betreuung seitens Informatik und Medizin ein.
Für seine wissenschaftlichen Arbeiten erhielt Baum zahlreiche Preise, darunter den Ursula M. Händel-Tierschutzpreis der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) sowie den Luise & Horst Köhler Preis für Forschung zu Seltenen Erkrankungen. Er ist Präsidiumsmitglied des Medizinischen Fakultätentages (MFT) und hat dort den Vorsitz der AG Wissenschaft inne.
Kerstin Radomski zu Gast am MDC
„Forschung und Bildung sind wichtig für unsere Zukunft“, sagt Kerstin Radomski. Und so ist es nur folgerichtig, dass die CDU-Bundestagsabgeordnete und Mitglied im Haushaltsausschuss die Zeit der parlamentarischen Sommerpause Anfang August nutzte für einen Besuch am Berliner Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC). Schließlich möchten auch Finanzfachleute direkt erleben und erfahren, wohin die Mittel fließen, die sie freigeben. Das MDC wird zu 90 Prozent vom Bund und zehn Prozent vom Land Berlin gefördert.
Kerstin Radomski informierte sich in Vorträgen und bei einem Besuch im Labor über aktuelle Forschungsprojekte des MDC, hier im Gespräch mit Emanuel Wyler.
© Felix Petermann, MDC
Das Besuchsprogramm für Radomski, das Professorin Heike Graßmann, Administrative Vorständin des MDC, gemeinsam mit sieben Forscher*innen zusammengestellt hatte, gab Einblick in die organübergreifenden Forschungsansätze der MDC-Teams. Professor Norbert Hübner, stellvertretender Wissenschaftlicher Vorstand, erläuterte hierzu: „Krankheiten überschreiten häufig die Grenzen einzelner Gewebe und Organe und erfassen den gesamten Organismus.“ Deshalb arbeiteten die Forschungsteams oft kooperativ, sehr flexibel und interdisziplinär.
In ihren Vorträgen rückten die Wissenschaftler*innen vier Themen in den Fokus: Dr. Henrike Maatz präsentierte die neuesten Erkenntnisse der Herz-Kreislauf-Forschung. Sie skizzierte den „Zellatlas des menschlichen Herzens“, der aktuell vom MDC gemeinsam mit vielen internationalen Partnern erstellt wird. „Man könnte auch von einem Google-Maps fürs Herz sprechen: Wir können nicht nur detailliert kartieren und navigieren, sondern sogar die Türen zu einzelnen Häusern, sprich einzelnen Zellen, öffnen und hineinblicken“, sagte Maatz. Der Herzatlas wird dazu beitragen, einzelne Krankheitsprozesse wie die Entstehung von Kardiomyopathien, also Herzschwäche, bis ins kleinste Detail besser zu verstehen und spezifische therapeutische Ansätze zu finden. Dabei nutzen die Forscher*innen die neuesten Methoden der Einzelzell-Sequenzierung. Mit ihnen gelingt der immer tiefere und höchst spezifische Blick in die Vorgänge, die in jeder einzelnen Zelle des menschlichen Körpers stattfinden.
Vielversprechende Wege der Krebsforschung stellten Dr. Uta Höpken und Dr. Roland Schwarz vor. Höpken erläuterte die Entwicklung von zielgerichteten Designer-Immunzellen gegen Tumore, wie sie am MDC entwickelt werden: eine Methode, die ganz auf personalisierte Behandlung etwa von Lymphomen abzielt. Die wachsende Bedeutung der Bioinformatik bei der Vorbeugung und Behandlung von Krebs unterstrich Schwarz. „Data Science ermöglicht es uns, wirklich enorme Datenmengen zu den verschiedensten Krebsarten und von vielen Patientinnen und Patienten auszuwerten und dadurch die Krankheit immer besser zu verstehen. Wir möchten zum Beispiel herausfinden, warum manche Raucher an Krebs erkranken, andere aber nicht“, sagte Schwarz. Mit diesem Wissen könne die Prävention viel besser ansetzen.
Einen Blick in die Zukunft warf Professor Nikolaus Rajewsky, stellvertretender Wissenschaftlicher MDC-Vorstand und Direktor des Berliner Instituts für Medizinische Systembiologie (BIMSB) des MDC. Er skizzierte die Pläne der Berliner Wissenschaftscommunity für ein „Berlin Cell Hospital“: ein Ort für zellbasierte Medizin, an dem die Einzelzell-Analyse durch enges Zusammenwirken von Forschungsteams und Ärzt*innen letztlich die denkbar früheste Erkennung und Therapie von menschlichen Krankheiten möglich machen soll. „Zellbasierte Medizin hat enormes Potential für die Verbesserung des Gesundheitswesens“, sagte Rajewsky. „Und Deutschland ist in Europa einer der führenden Plätze.“
Abgerundet wurde der Besuch der Abgeordneten durch einen Gang ins Labor von Professor Markus Landthaler, wo aktuell SARS-CoV-2-Forschung im Mittelpunkt steht. Kerstin Radomski informierte sich im Gespräch mit Landthaler und Dr. Emanuel Wyler über jüngste Entwicklungen der Virenforschung und neue mögliche Virentests. „Für uns ist es sehr wichtig, dass wir eng mit unseren Partnern, vor allem der Charité – Universitätsmedizin Berlin zusammenarbeiten“, sagte Wyler. „Wir agieren in Netzwerken und setzen neueste Technologien ein. Dabei wollen wir auch Datenmengen für die Covid-19-Forschung nutzbar machen, die am MDC bereits von anderen Projekten existieren“, betonte Landthaler.
Kerstin Radomski, selbst studierte Biologin, zeigte sich beeindruckt von der Arbeit am MDC. „Sie machen Grundlagenforschung und hängen zugleich eng mit Kliniken zusammen und arbeiten gemeinsam an konkreten Problemen. Ein solcher Transfer ist von zentraler Bedeutung. Ich wünsche Ihnen viel Erfolg“, sagte die Politikerin.
Michael Potente verstärkt Forschung zu Blutgefäßen
Mit der Berufung von BIH-Professor Michael Potente verstärken das Berlin Institute of Health (BIH), die Charité – Universitätsmedizin Berlin und das Max-Delbrück-Centrum (MDC) ihren gemeinsamen Forschungsfokus „Translationale Vaskuläre Biomedizin“. Der Kardiologe interessiert sich insbesondere für die innerste Zellschicht der Blutgefäße, das Endothel.
„Herz-Kreislauf-Erkrankungen zählen nach wie vor zu den häufigsten Krankheits- und Todesursachen“, sagt Professor Axel R. Pries, Dekan der Charité und Vorstandsvorsitzender des BIH (interim). „Da gerade Veränderungen der Gefäßfunktion an vielen Erkrankungen beteiligt sind, hat sich das BIH schon vor einiger Zeit dazu entschlossen, den Fokusbereich Translationale Vaskuläre Biomedizin einzurichten, um hier entscheidende Fortschritte und translationale Erfolge zu erzielen. Wir freuen uns sehr, mit der Berufung von Michael Potente diesen Bereich so hervorragend ergänzen und ausbauen zu können.“
Copyright: MPIHLR
Bereits seit 2017 ist Michael Potente, gefördert durch die Stiftung Charité Berlin, regelmäßig als BIH Visiting Professor in Berlin. Eingeladen hatte ihn BIH-Professor Holger Gerhardt, der am MDC die Arbeitsgruppe „Integrative Vaskuläre Biologie“ leitet und gleichzeitig Sprecher des BIH Fokusbereiches „Translationale Vaskuläre Biomedizin“ ist. „Ich kenne nur sehr wenige Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wie Michael Potente, die mit solcher Begeisterung, Neugier und klugem Gespür für die wichtigsten Fragestellungen innovative Forschung auf höchstem Niveau betreiben. Seine Arbeiten decken stets neue Zusammenhänge auf und haben nachhaltigen Einfluss auf unser Verständnis der faszinierenden Biologie der Blutgefäße“, sagt Gerhardt. „Ich freue mich außerordentlich darauf, mit ihm gemeinsam die Translation dieser Erkenntnisse in Richtung klinischer Anwendung voranzutreiben.“ Der 43-jährige Michael Potente wird zukünftig im Käthe-Beutler-Haus von BIH und MDC in Berlin Buch forschen.
Aktueller Entwurf des Käthe-Beutler-Hauses.
Bild: kleyer.koblitz.letzel.freivogel.architekten Gesellschaft von Architekten mbH, Berlin
Wachstum und Funktion von Blutgefäßen verstehen
Michael Potente interessiert sich vor allem für den Einfluss des Stoffwechsels (Metabolismus) auf Blutgefäße. „Wir möchten verstehen, wie Stoffwechselprozesse das Wachstum, den Umbau und die Funktion von Blutgefäßen kontrollieren“, sagt Michael Potente, der zuvor am Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung in Bad Nauheim die Arbeitsgruppe „Metabolismus und Angiogenese“ geleitet hat. So führen zum Beispiel Sauerstoff- und Nährstoffmangel dazu, dass sich in Tumoren neue Blutgefäße bilden. Die Angiogenese spielt auch bei Augenerkrankungen wie der feuchten Makuladegeneration, die unbehandelt zur Erblindung führt, eine zentrale Rolle. „Hier kann bereits erfolgreich therapeutisch eingegriffen werden, indem man Hemmstoffe einsetzt, die das in diesem Fall krankhafte Wachstum der Blutgefäße unterdrücken“, berichtet Michael Potente.
Bei anderen Erkrankungen dagegen, wie der chronisch ischämischen Herzerkrankung oder bei der Schaufensterkrankheit in den Beinen, führen verstopfte Gefäße zwar ebenfalls zum Sauerstoff- und Nährstoffmangel im Gewebe, aber leider häufig nicht zur ausreichenden Bildung neuer Blutgefäße. „Hier würde man sich das Wachstum neuer, funktionstüchtiger Gefäße wünschen, die die Versorgung wiederherstellen. Dies kommt aber wegen der Grunderkrankung nicht in Gang“, erklärt Michael Potente. „Wenn man hier gezielt das Wachstum von neuen Blutgefäßen fördern könnte, wäre das natürlich therapeutisch sehr wertvoll.“ Leider haben bisherige Versuche in diese Richtung keinen langfristigen Erfolg erzielt, stattdessen traten Nebenwirkungen auf.
Unterschiedliches Endothel in verschiedenen Organen
Potente und seine Mitarbeiter*innen wollen deshalb verstehen, wie das organspezifische Milieu die Blutgefäße und insbesondere das Endothel beeinflusst. Denn die Endothelzellen sind verantwortlich für das Neuaussprießen der Blutgefäße. „Die Endothelzellen sind in unterschiedlichen Organen ganz unterschiedlich ausgebildet“, berichtet Potente, „im Gehirn zum Beispiel sind sie besonders eng miteinander verbunden und bilden die Blut-Hirn-Schranke, in der Leber ist das Endothel durchlässig und ermöglicht so die Filterfunktion des Organs.“ Bei Diabetiker*innen, bei denen der Blutzuckerspiegel ständig über den Normwerten liegt, verändern sich die Endothelzellen mit der Zeit und verlieren spezifische Eigenschaften, was zu den häufigen Gefäßproblemen bei dieser Erkrankung führt.
Um herauszufinden, welche molekularen und zellulären Mechanismen diesen Unterschieden zugrunde liegen, hat Michael Potente im Jahr 2017 einen ERC Consolidator Grant des Europäischen Forschungsrates in Höhe von zwei Millionen Euro erhalten. In dieser Zeit kam er auch als BIH Visiting Professor, gefördert von der Stiftung Charité, nach Berlin. Diese für die Berufung wichtige Zusammenarbeit in den vergangenen Jahren hat die Stiftung Charité im Rahmen ihrer Privaten Exzellenzinitiative Johanna Quandt gefördert.
Die Ästhetik der Blutgefäße
Als Facharzt für Kardiologie ist Michael Potente auch klinisch tätig. In Berlin möchte er seine Erfahrung an der Schnittstelle zwischen Grundlagenforschung und medizinischer Patientenversorgung einbringen und den Schwerpunkt „Translationale Vaskuläre Biomedizin“ so verstärken. „Mich fasziniert die Ästhetik der Blutgefäße, der Erkenntnisgewinn und letztendlich auch die Möglichkeit, die grundlagenorientierte Forschung eines Tages diagnostisch oder therapeutisch anwendbar zu machen.“ Ganz im Sinne der Mission des BIH: „Aus Forschung wird Gesundheit“.
Michael Potente wurde 1976 in Aachen geboren und studierte an den Universitäten Frankfurt und Toronto (Kanada) Medizin. Bereits während seiner experimentellen Doktorarbeit an der Universität Frankfurt, die er 2003 abschloss, beschäftigte er sich mit Blutgefäßen. Anschließend war er sowohl wissenschaftlich als PostDoc im Institut für Kardiovaskuläre Regeneration tätig, als auch klinisch als Arzt in der Klinik für Kardiologie der Goethe-Universität Frankfurt, wo er sich 2013 im Fach Innere Medizin habilitierte. 2012 erhielt er eine eigene Arbeitsgruppe am Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung in Bad Nauheim. Potente hat bereits zahlreiche Preise erhalten, so unter anderem einen ERC Starting Grant, einen ERC Consolidator Grant und eine Auszeichnung als European Molecular Biology Organization (EMBO) Young Investigator. Er hat seine Forschungsergebnisse in hochkarätigen Journalen veröffentlicht und ist als Gutachter für zahlreiche internationale Wissenschaftsjournale tätig.
Quelle:
Einstein-Zentrum für alternative Methoden in der Biomedizin
In der Vorbereitungsphase werden die Infrastruktur und die Vernetzung der Forschung am Standort gefördert. Für diese stehen 522.000 Euro bereit – insgesamt stellt das Land Berlin der Einstein Stiftung für 2020/21 1,35 Millionen Euro für das neue Einstein-Zentrum zusätzlich zu ihrem Grundhaushalt zur Verfügung. Das Zentrum soll nach einer erneuten Begutachtung des Gesamtkonzepts durch die Wissenschaftliche Kommission der Einstein Stiftung im Jahr 2021 vollumfänglich seine Arbeit aufnehmen.
Organoid
Copyright: A. Rybak-Wolf, MDC
Die Gründung eines „Einstein-Zentrums 3R“ (3R: Replace, Reduce, Refine) wurde initiiert von der Charité – Universitätsmedizin Berlin, der Freien Universität Berlin (FU), der Humboldt-Universität zu Berlin (HU) sowie der Technischen Universität Berlin (TU); es entsteht in enger Kooperation mit dem Berlin Institute of Health (BIH ), dem Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) dem Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) und dem Robert Koch-Institut (RKI). Das Zentrum soll langfristig ein Forschungsnetzwerk in Berlin schaffen, in dem gemeinsam an Gewebemodellen geforscht und innovative Projekte entwickelt werden können. Zudem sollen Universitäten mit Blick auf die Graduiertenausbildung, aber auch die Öffentlichkeit für das Thema sensibilisiert werden.
„Verpflichtung, Tierversuche auf ein Minimum zu begrenzen“
„Angesichts der besonderen Bedeutung von Tierversuchen in der biomedizinischen Forschung ist es eine umso höhere Verpflichtung, sie auf ein Minimum zu begrenzen und in hoher Qualität durchzuführen“, sagt Professor Günter Stock, der Vorstandsvorsitzende der Einstein Stiftung anlässlich der Förderentscheidung.
Der Berliner Staatssekretär für Wissenschaft und Forschung, Steffen Krach, erklärt: „Berlin ist deutschlandweit das Zentrum für die biomedizinische Forschung. Damit einher geht unser Anspruch, alternative Methoden zu Tierversuchen zu erforschen, um den Tierschutz zu stärken und Tierversuche in der Forschung zu reduzieren. Wir unterstützen als Land den wichtigen Schritt, die Aktivitäten in den Berliner Wissenschaftseinrichtungen in einem neuen Einstein-Zentrum zu bündeln. Mit unserem breiten Berliner Forschungsnetzwerk nehmen wir in diesem Bereich eine Vorreiterrolle ein.“
Nachwuchsforscher*innen sensibilisieren
Nach dem 3R-Prinzip von William Russell und Rex Burch gilt es, Tierversuche zu ersetzen (Replace), die Anzahl der Versuchstiere zu reduzieren (Reduce) oder die Belastung für Versuchstiere zu mindern (Refine). Hierfür kommen in dem neuen 3R-Zentrum experimentelle Methoden wie 3D-Modelle von Gewebekulturen, aber auch ein erweitertes Qualitätsmanagement zum Einsatz. Hauptanliegen des Einstein-Zentrums ist es, die Entwicklung von Therapiemethoden für menschliche Erkrankungen voranzutreiben, die Übertragbarkeit von Laborerkenntnissen auf die Patient*innen zu verbessern und gleichzeitig den Tierschutz zu stärken. Nachwuchswissenschaftler*innen sollen im geplanten Zentrum durch Ausbildung, Schulung und Weiterbildung in die Lage versetzt werden, das 3R-Prinzip stringent anzuwenden Die Wissenschaftskommunikation und der Dialog mit der Öffentlichkeit werden ebenfalls eine bedeutende Rolle einnehmen.
„Bereits seit 2018 fördern wir über Charité 3R sehr energisch die Entwicklung von alternativen Verfahren und arbeiten intensiv daran, jene Tierversuche, die für die Forschung an Therapien unersetzbar sind, schonender zu gestalten. Mit dem neuen Einstein-Zentrum wird eine institutionenübergreifende Struktur in Berlin geschaffen, die die Umsetzung des 3R-Prinzips auch auf internationaler Ebene vorantreibt“, sagt der Dekan der Charité und Interim-Vorstandsvorsitzender des BIH, Professor Axel Radlach Pries.
Weiterführende Informationen
Webseite der Einstein Stiftung
Alternativmethoden zu Tierversuchen am MDC
Forschung und Tierversuche am MDC
Quelle: PM MDC vom 08. 07. 2020
Berlins Zukunftsorte und die Corona-Krise
Corona-Broschüre veröffentlicht!
26.06.2020
Ich freue mich, dass sich an den Zukunftsorten eine Vielzahl von Unternehmen und wissenschaftliche Einrichtungen im Kampf gegen das Covid-19 Virus engagieren. Unsere Berliner Zukunftsorte verfügen hierfür über hervorragende Forschungskompetenzen. Sie alle leisten damit einen wichtigen Beitrag, um die Corona-Krise zu bewältigen.
Ramona Pop, Senatorin für Wirtschaft, Energie und Betriebe.
Vereinbarkeit von Beruf und Familie: FMP erneut ausgezeichnet
Das audit berufundfamilie und audit familiengerechte hochschule zeichnet in diesem Jahr die Arbeitgeber, die die Auditierung durch das strategische Managementinstrument zur Gestaltung ihrer familien- und lebensphasenbewussten Personalpolitik bzw. familiengerechten Arbeits- und Studienbedingungen im Laufe der vorangegangenen zwölf Monate erfolgreich durchlaufen hatten, in einem Zertifikats-Online-Event aus.
In einer Online-Feierstunde wurde an 334 Organisationen – 134 Unternehmen, 164 Institutionen und 36 Hochschulen – symbolisch das Zertifikat zum audit verliehen. Das Zertifikat selbst, das als Qualitätssiegel für die nachhaltige Gestaltung der betrieblichen Vereinbarkeitspolitik gilt, erhielten die Arbeitgeber vorab. Die Ausgezeichneten sind berechtigt, das Zertifikat für drei Jahre zu tragen. In dieser Laufzeit sind sie angehalten, die in der Zielvereinbarung bzw. im Handlungsprogramm getroffenen familien- und lebensphasenbewussten Maßnahmen zu verfolgen. Die berufundfamilie überprüft jährlich die Entwicklung.
Dr. Franziska Giffey, Bundesministerin für Familie, Senioren, Frauen und Jugend, die die Schirmherrschaft über das audit berufundfamilie trägt, betonte in ihrer Grußbotschaft an die Zertifikatsempfänger: „Gerade in den letzten Wochen hat sich gezeigt, wie wichtig die Vereinbarkeit von Familie und Beruf ist. Wenn Schule und Kita fehlen – dann kommt es auf die Flexibilität der Arbeitgeberinnen und Arbeitgeber an.“ Die Ministerin machte in diesem Zusammenhang auf Hilfsmaßnahmen der Bundesregierung aufmerksam, wie dem Notfall-Kinderzuschlag für Familien mit kleinen Einkommen, der Lohnfortzahlung bei fehlender Kinderbetreuung, dem Kurzarbeitergeld, der Anpassung des Elterngeldes sowie dem Kinderbonus. „In der derzeitigen Situation beweist sich, was auch in normalen Zeiten gilt: Eine starke Wirtschaft braucht starke Familien – und umgekehrt“, so Franziska Giffey.
Das Zertifikats-Online-Event stand unter dem Titel „TEAM2020 – Mit Vereinbarkeit Stark in und nach der Krise“. Oliver Schmitz, Geschäftsführer der berufundfamilie Service GmbH, der neben John-Philip Hammersen, Geschäftsführer der Gemeinnützigen Hertie-Stiftung, die Feierstunde eröffnete, erklärte dazu: „Familien- und lebensphasenbewusste Arbeitgeber hatten immer ein Gespür dafür – mit der Coronapandemie wurde aber in der gesamten Arbeitswelt offensichtlich: Eine strategisch angelegte Vereinbarkeitspolitik ist ein Mittel des Risikomanagements. Dank ihr sind Arbeitgeber in der Lage, auf Veränderungen flexibel zu reagieren – und das schnell und passgenau. Eine Unternehmenskultur, in der Vereinbarkeit von Beruf, Familie und Privatleben verankert ist, fördert auch die Funktionalität von Teams. Denn sie bietet den Rahmen, in dem Talente gefördert, das Empowerment der Beschäftigten unterstützt, die Agilität von Arbeitsabläufen angetrieben und das Management von Vereinbarkeitsfragen effektiv gestaltet werden kann. Diese Effekte, auf der die Zusammenarbeit innerhalb der Teams eine gute Basis findet, zahlen sich gerade auch in Krisenzeiten aus.“
(Quelle: PM vom FMP)
Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie
Jan Philipp Junker erhält Helmholtz-Förderung für KI
MDC-Forscher Jan Philipp Junker und seine Kollegin Maria Colomé-Tatché am Helmholtz Zentrum München haben eine Förderung in Höhe von 200 000 Euro erhalten, um die Verarbeitung großer Datenberge voranzubringen. Sie wollen besser verstehen, wie genetische Netzwerke im Laufe von Entwicklung und Erkrankung miteinander „verkabelt” sind.
Ein allgemeines Verständnis, wie aus Stammzellen spezialisierte Herz, Gehirn- oder Muskelzellen werden, haben Forscher*innen längst. Nun möchten sie es noch genauer wissen. Sie wollen die Anweisungen, die Zukunft und Funktion einer Zelle bestimmen, in jedem Teilschritt ergründen. Denn wer weiß, wie Gene während des normalen Zelldifferenzierungsprozesses nacheinander an- und abgeschaltet werden – also den exakten Fluss des „Genregulationsnetzwerks“ kennt – der gewinnt gleichzeitig Einsichten, was beispielsweise bei Krebs oder Herzerkrankungen schiefläuft.
“Zu verstehen, welches Gen welches einschaltet und wie die Aktivierungsnetzwerke in unterschiedlichen Zelltypen funktionieren, ist im Wesentlichen noch eine offene Frage.” Foto: Copyrigth: Felix Petermann, MDC
Die Forscher*innen am Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) und am Helmholtz Zentrum München werden mithilfe ihrer Helmholtz-Förderung für Künstliche Intelligenz versuchen, diese komplexen Netzwerke zu entschlüsseln. Dabei kombinieren sie hochspezialisierte Werkzeuge für Experimente, Sequenzierung und maschinelles Lernen. „Angesichts neuester technologischer Entwicklungen ist das bisher fast unerreichbar scheinende Ziel plötzlich greifbar nah“, sagt Dr. Jan Philipp Junker, der die Arbeitsgruppe Quantitative Entwicklungsbiologie am Berliner Institut für Medizinische Systembiologie des MDC leitet.
Anspruchsvolle Zusammenarbeit
Die Helmholtz-Förderprogramm für Künstliche Intelligenz (Helmholtz AI Grant program) unterstützt risikoreiche und zugleich höchst lohnende Forschung für den relativ kurzen Zeitraum von drei Jahren. Es ermutigt Forschende, neue Ideen auszuprobieren und, falls notwendig, „schnell zu scheitern“, um mit ihren Innovationen voranzukommen. „Das bedeutet nicht, dass es sich um vollkommen leichtsinnige Forschung handelt und wir bereit sind, das Geld zu verbrennen“, sagt Junker. „Es ist ein kalkuliertes Risiko.“
Die Förderung in Höhe von 200.000 Euro teilen sich Junker und seine Kollegin, Dr. Maria Colomé-Tatché, Arbeitsgruppenleiterin am Institute of Computational Biology am Helmholtz Zentrum München, zu gleichen Teilen, um eine*n Post-Doc und eine Doktorand*in zu finanzieren, die Experimente durchführen, computerbasierte Werkzeuge entwickeln und Daten analysieren. Beide Zentren steuern gleichzeitig jeweils die gleiche Summe bei.
Wirklich große Datenmengen
Dank der Einzelzell-Sequenzierung können Wissenschaftler*innen nun sehen, welche Gene während der Entwicklung von undifferenzierten Zellen zu spezifischen Zelltypen (etwa Muskel- oder Gehirnzellen) in einzelnen Zellen aktiv sind. Bisher haben computerbasierte Werkzeuge jedoch nicht erfolgreich zusammenfügen können, wie genau sich die Gene gegenseitig beeinflussen.
„Grundsätzlich können wir sehen, was geschieht – welche Gene eingeschaltet und welche ausgeschaltet werden, wenn eine Zelle sich ausdifferenziert. Aber zu verstehen, welches Gen welches einschaltet und wie die Aktivierungsnetzwerke in unterschiedlichen Zelltypen funktionieren, ist im Wesentlichen noch eine offene Frage“, erklärt Junker.
Die Beantwortung dieser Frage erfordert enorme Datenmengen – die Sequenzierung zehntausender aktiver Gene in zehntausenden einzelnen Zellen. Ein Datensatz umfasst wenigstens 20 000 Dimensionen. Hier können KI und maschinelles Lernen helfen, die gesamten Daten zu sichten und aussagekräftige Muster zu finden, die in diesem Fall die Genregulationsnetzwerke sind.
Dazu ist außerdem erforderlich, die zeitlichen Verläufe zahlreicher Datenströme so aufeinander abzustimmen, dass sie sinnvoll analysiert werden können und genaue Erkenntnisse liefern. Das Forschungsteam arbeitet daran, diese Abstimmung zu verbessern. Insbesondere haben sie dafür eine Methode namens SLAM-seq so verändert, dass frisch transkribierte RNA-Moleküle markiert. Diese deuten auf neu aktivierte Gene hin. Die Identifizierung alter RNA in einer Zelle im Gegensatz zu neuer RNA wird dabei helfen, die Reihenfolge von Gen-Aktivierungen zu klären. Die Kombination dieser Daten mit Daten zur Zugänglichkeit der DNA sollte helfen, die Netzwerk-Rekonstruktionen zu präzisieren.
Zukünftige Anwendungen
Zu Beginn wollen Junker und seine Kolleg*innen Gen-Netzwerke in der normalen embryonalen Entwicklung von Zebrafischen zu rekonstruieren, einem Modelorganismus für Wirbeltieren inklusive der Menschen. Sobald sie die computergestützten Herangehensweisen überprüft haben, wollen sie sie nutzen, um die Entwicklung von Krankheiten beim Menschen zu untersuchen. Dies kann Türen zu neuen Therapien öffnen.
„Wenn uns in fernerer Zukunft das komplette Zelldifferenzierung-Netzwerk eines Organs vorliegt“, sagt Junker, „könnten wir am Reißbrett entscheiden, welchen Pfeil oder Knoten wir mit einer Therapie angreifen wollen.“
Text: Laura Petersen
Quelle: PM MDC vom 17. 06. 2020
