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Was tanzende Spaghetti im Gehirn anrichten

Von Haus aus theoretische Biohysikerin, erforscht Melissa Birol ab Dezember 2020 als neue Juniorgruppenleiterin am MDC Verhalten und Funktion ungeordneter Proteine in den Hirnzellen.

┬® Felix Petermann_Birol, Melissa

In lebenden Organismen herrscht das Chaos. Die Biophysik versucht, diese Unordnung zu durchdringen und zu verstehen, wie sie sich organisiert. Auf diesem noch relativ jungen Forschungsfeld ist Melissa Birol unterwegs. Die Griechin baut als neue Juniorgruppenleiterin seit dem 1. Dezember am Berliner Institut für Medizinische Systembiologie (BIMSB) die Arbeitsgruppe „Molekulare Biophysik in der quantitativen Neurowissenschaft“ auf. Das BIMSB gehört zum Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC).

Nach ihrem Masterstudium und der anschließenden Promotion in theoretischer Biophysik wollte Melissa Birol dies auf die zelluläre Ebene übertragen, indem sie Erfahrungen mit praktischer und experimenteller Arbeit sammelte. So fand sie zur molekularen Biophysik. Die Faszination für ungeordnete Systeme haben ihr Biophysikerin Elizabeth Rhoades und Biophysiker Andrew Miranker vermittelt. Mit beiden Wissenschaftlern hat sie als Postdoktorandin zusammengearbeitet, erst in Yale, seit 2016 dann an der University of Pennsylvania.

Funktion der ungeordneten Proteine bislang ungeklärt

Am BIMSB wird sie das Verhalten der intrinsisch ungeordneten Proteine (intrinsically disordered proteins, IDPs) erforschen. Diese IDPs sind an neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson oder amyotropher Lateralsklerose (ALS), einer unheilbaren Nervenerkrankung, die zu spastischen Lähmungen führt, beteiligt. „Diese Proteine sind gut erforscht. Es ist zum Beispiel genau bekannt, welche IDPs mit welchen Erkrankungen in Zusammenhang stehen“, sagt Birol. „Trotzdem weiß man weder, welche Funktion sie eigentlich haben, noch weiß man, was genau in den Zellen passiert, wenn sie ihre Funktion einbüßen und schließlich diese Erkrankungen auslösen.“

Mit Lasermikroskop oder Spektroskop wird Birol Hirn-Organoide untersuchen, aus menschlichen Stammzellen geschaffene Mini-Organe, die das Gehirn in der Petrischale nachbilden. Mit dieser Kombination aus optischen Werkzeugen und biologischen Systemen will sie nachvollziehen, wie die Proteine in die Hirnzellen eindringen, sich dort verhalten und wie neurodegenerative Erkrankungen voranschreiten. Dabei will sie nicht nur beobachten, sondern vor allem physikalisch messen, was passiert.

Bei der Diagnose ist es zu spät für eine Therapie

Ungeordnete Proteine haben keine feste Struktur. „Sie sind wie Spaghetti, die in der Zelle tanzen“, beschreibt die Neurowissenschaftlerin das, was sie unter dem Mikroskop sieht. Sie beobachtet, welche Zustände die IDPs durchlaufen. Am Anfang ist dort nur ein einzelnes diffuses Molekül zu sehen. Dieses verbindet sich mit anderen zu einem formlosen, dynamischen Gebilde, das tatsächlich an gekringelte Spaghetti erinnert, und findet sich mit anderen Zellbestandteilen zusammen. Schließlich gehen sie in einen unbeweglichen, faserartigen Zustand über. So bilden sie die Eiweißablagerungen im Gehirn, die typisch sind für Parkinson oder eine Alzheimer-Erkrankung.

„Wenn wir diese Plaques sehen, ist es zu spät. Die Krankheit lässt sich dann nicht mehr aufhalten“, sagt Birol. Deshalb möchte sie herausfinden, was und warum im Frühstadium mit den IDPs passiert. „Wenn wir wissen, warum sie erst miteinander tanzen und dann miteinander erstarren, können wir therapeutische Ansätze entwickeln, die diesen Prozess stoppen.“

Birol beschränkt sich dabei nicht auf die Vorgänge in den Neuronen, sondern nimmt auch die Mikrogliazellen ins Visier. Mikrogliazellen sind so etwas wie die die Wächter über die grauen Zellen. Sie sind mit feinen Härchen ausgestattet, mit denen sie ständig über das Hirngewebe hinwegtasten und beispielsweise Keime abwehren. Dabei reagieren sie auch auf Proteinablagerungen. Die verklumpten IDPs bleiben nämlich nicht in einem Neuron stecken. Sie diffundieren durch die Zellmembran und verbreiten sich von einem Neuron zum nächsten und schließlich im gesamten Gehirn. Es könnte ein Ansatzpunkt im Kampf gegen neurodegenerative Krankheiten sein, sagt Birol, die Mikrogliazellen dazu zu bringen, die IDPs wegzuräumen. Darüber hinaus will die Wissenschaftlerin auch untersuchen, wie die IDPs mit Zellmembranen interagieren. Möglicherweise können letztere die Ausbreitung im Gehirn verhindern.

Birol freut sich auf die interdisziplinäre Zusammenarbeit am MDC: Insbesondere möchte sie experimentelle mit rechnergestützten Ansätzen kombinieren, sowohl in ihrer eigenen Arbeitsgruppe als auch mit anderen Wissenschaftler*innen.

Text: Jana Ehrhardt-Joswig

Quelle: PM des MDC vom 12. 01. 2021

AG Birol

 

Integration des BIH in die Charité und Privilegierte Partnerschaft mit dem MDC

Zum 1. Januar 2021 wird das Berlin Institute of Health (BIH) zum Translationsforschungsbereich der Charité – Universitätsmedizin Berlin und bildet neben Klinikum und Medizinischer Fakultät deren dritte Säule.

Das Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) wird Privilegierter Partner des BIH . Damit vollziehen die drei Einrichtungen den letzten Schritt in der Umsetzung der Verwaltungsvereinbarung zwischen Bund und Land Berlin, die die Bundesforschungsministerin Anja Karliczek und der Regierende Bürgermeister und Wissenschaftssenator von Berlin Michael Müller bereits im Juli 2019 unterzeichnet hatten. Der Bund engagiert sich über diese wissenschaftspolitisch neuartige Initiative erstmals strukturell in einer Einrichtung der Universitätsmedizin und erhält einen Sitz im Aufsichtsrat der Charité.

Bundesforschungsministerin Anja Karliczek erklärt: „Zum Jahreswechsel wird die Integration des BIH in die Charité nun endlich Wirklichkeit. Wir setzen große Hoffnung auf diese neue Struktur, die Forschung und Klinik eng miteinander verzahnt. Ich danke allen Beteiligten für ihr Engagement bei der Umsetzung während der vergangenen Monate. Wir sind alle sehr gespannt auf die Forschungsaktivitäten. Ich wünsche dem BIH mit der Charité und dem Max-Delbrück-Centrum viel Erfolg für die gemeinsame Zusammenarbeit. Ich bin davon überzeugt, dass dieses Bündnis national und international eine Strahlkraft für die translationale biomedizinische Forschung entwickeln wird.“

Der Regierende Bürgermeister und Wissenschaftssenator von Berlin Michael Müller sagt: „Die Integration des BIH in die Charité ist ein großer Gewinn für die medizinische Forschung, für den Gesundheitsstandort Berlin, und vor allem für die Patientinnen und Patienten in ganz Deutschland. Der Weg dahin war nicht immer einfach, aber das Ziel immer richtig. Deswegen möchte ich allen herzlich danken, die diesen Prozess in den vergangenen Monaten zum erfolgreichen Abschluss gebracht haben. Dass der Bund sich so stark in einer Landeseinrichtung dauerhaft engagiert und wir gemeinsam an einem Strang ziehen, ist keine Selbstverständlichkeit und ein Vertrauensbeweis für die herausragende Arbeit, die an der Charité, dem BIH und MDC geleistet wird.“

Professor Christopher Baum wird das BIH zukünftig als Vorstand des Translationsforschungsbereichs im Vorstand der Charité vertreten. Er begrüßt die Integration, denn er ist davon überzeugt, dass die translationale Medizin vom engen Austausch zwischen Krankenversorgung und Forschung lebt. „Wir gehören zusammen und bewahren zugleich unsere besondere Identität und Bestimmung. Gemeinsam handeln wir für die Patientinnen und Patienten, die neue medizinische Ansätze dringend benötigen. Beide Perspektiven, die der aktuellen Versorgungsrealität und die der Medizin der Zukunft, stimulieren unsere wissenschaftlichen Arbeiten.“

Professor Heyo K. Kroemer, Vorstandsvorsitzender der Charité, heißt das BIH als dritte Säule für translationale Forschung in der Charité willkommen: „Ich freue mich darauf, gemeinsam mit dem BIH die Translation von Forschungsergebnissen in die klinische Anwendung bei unseren Patientinnen und Patienten weiter voranzubringen und die nun möglichen Synergien zwischen Charité und BIH gewinnbringend zu nutzen. Aber nicht nur für uns ist die Integration von großer Bedeutung. Vielmehr kann diese als Blaupause für die zukünftige Kooperation von Bund und Ländern in der Forschungsförderung dienen. Ein besonderer Dank gilt Axel Pries, der dieses Projekt in den vergangenen Jahren maßgeblich und mit viel Engagement vorangebracht hat.“

Professor Axel Radlach Pries, Dekan der Charité, hatte das Amt des Vorstandsvorsitzenden des BIH bis Anfang Oktober 2020 zwei Jahre lang kommissarisch inne. Er blickt mit Freude auf die zurückliegende Zeit und mit vielen Erwartungen auf die kommende Phase: „Die Integration des BIH in die Charité mit der Privilegierten Partnerschaft des MDC hat umfangreiche Abstimmungen zwischen unseren Einrichtungen erfordert. Jetzt kann die Umsetzung der Verwaltungsvereinbarung wie geplant vollzogen werden. Parallel hat das BIH neue Strukturen aufgebaut, sich wissenschaftlich sehr dynamisch entwickelt und erfolgreich herausragende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nach Berlin geholt. Ich habe deshalb keinen Zweifel am zukünftigen Erfolg des BIH als dritter Säule der Charité.“

Die zweite Gründungsinstitution des BIH, das Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC), wird ab 2021 Privilegierter Partner des BIH. Professor Thomas Sommer, Wissenschaftlicher Vorstand des MDC (komm.), sagt: „Ich freue mich sehr auf die enge Zusammenarbeit. Das BIH als Brücke zwischen Grundlagenforschung und Klinik ist für uns der ideale Partner in Berlin. Unsere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bringen ihre Innovationskraft in der vaskulären Biomedizin, in der Einzelzellanalyse und bei den Technologieplattformen ein. MDC, BIH und Charité werden die Idee eines gemeinsamen Forschungsraumes für die Translation zum Wohl der Patientinnen und Patienten voranbringen. Unsere enge Verbindung bedeutet einen Schub für den Gesundheitsstandort Berlin.“

Aus Forschung wird Gesundheit

Das 2013 gegründete BIH hat die Mission, Ergebnisse aus der Grundlagenforschung in die Anwendung am Krankenbett zu übertragen und umgekehrt Beobachtungen aus dem Klinikalltag in Forschungsideen zu verwandeln. Dazu war die enge Zusammenarbeit zwischen BIH, Charité und MDC auch in der Vergangenheit schon unerlässlich. Beispielsweise betreiben Charité und BIH gemeinsam das Clinical Study Center (CSC), um die Qualität aller klinischen Studien maßgeblich zu verbessern, und haben zusammen mit anderen Partnern das BIH Charité Clinician Scientist Program aufgelegt, um eine neue Generation translational geschulter Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auszubilden. Auch der Technologietransfer BIH Innovations wird gemeinsam unterhalten. In der Corona-Pandemie haben BIH-Forscher*innen gemeinsam mit Wissenschaftler*innen und Ärzt*innen der Charité wertvolle Ergebnisse zum SARS-CoV-2-Virus und zur COVID-19-Erkrankung erzielt und hochrangig veröffentlicht.

„Die vertrauensvolle Zusammenarbeit zwischen Charité und BIH sowie auch dem MDC ist nicht nur erprobt, sondern funktioniert auch exzellent“, sagt Prof. Kroemer. „Der erfolgreiche Antrag unserer drei Häuser für einen Standort des Nationalen Centrums für Tumorerkrankungen in Berlin ist Ausdruck dessen. Jetzt geht es darum, die Rahmenbedingungen noch weiter zu optimieren, um beste Voraussetzungen für die translationale Forschung zu schaffen.“

Bundesweit die Translation fördern

Mit der Integration in die Charité verbindet der Bund den Auftrag an das BIH, auch bundesweit erfolgversprechende Translationsprojekte zu unterstützen. „Diesen Auftrag nehmen wir gerne an“, sagt Christopher Baum. „Hier sehe ich insbesondere unseren Beitrag bei den seltenen und komplexen Erkrankungen, für die wir die Möglichkeiten der Universitätsmedizin gezielt erweitern wollen.“ Außerdem will Baum die Translation zu einer exakten Wissenschaft weiterentwickeln, deren Erfolge quantitativ, reproduzierbar und objektiv messbar sind. „Das wird notwendig sein, um diejenigen Projekte zu identifizieren, die am vielversprechendsten sind, und die jeweils bestmöglichen nächsten Schritte einzuleiten.“ Das BIH Quest Center hat hier bereits entscheidende Vorarbeiten geleistet, um die Qualität der Biomedizinischen Forschung zu erhöhen.

Single Cells, Blutgefäße und Regenerative Medizin

Das BIH hat gemeinsam mit Charité und MDC drei Fokusbereiche ins Leben gerufen, in denen sich exzellente Forschungsansätze mit klinischer Expertise verbinden. Im Bereich Single Cell Technologien für die Personalisierte Medizin sollen innovative Einzelzelltechnologien für klinische Fragestellungen genutzt werden. Im Fokusbereich Translationale Vaskuläre Biomedizin geht es um die kleinsten Blutgefäße, deren Fehlfunktion für viele Volkskrankheiten verantwortlich ist. Mit der vollständigen Übernahme des BCRT, des BIH-Centrums für Regenerative Medizin, ab 2021 sowie der Kooperation mit dem Deutschen Stammzellnetzwerk GSCN wird das BIH insbesondere auf dem Gebiet der Stammzellforschung und der ATMPs, innovativer Medikamente und Medizinprodukte, forschen und erzielte Ergebnisse in die Anwendung überführen.

Mehrere Standorte für das BIH

Mit der Integration des BIH in die Charité wird sich die Anzahl der wissenschaftlichen Gruppen, die zum BIH gehören, von derzeit 43 auf 58 erhöhen, bis Ende 2021 sollen es 71 Gruppen werden. Die dann rund 400 Mitarbeiter*innen des BIH werden sich auf mehrere Standorte verteilen: Ab März sollen die Gruppen, die sich mit der Vaskulären Biomedizin beschäftigen, ins Käthe-Beutler-Haus (Bild) in Berlin-Buch einziehen,

VIZ RRI THIRD/Modellbild Käthe-Beutler-Haus

kleyer.koblitz.letzel.freivogel Gesellschaft von Architekten mbH

in unmittelbarer Nachbarschaft zum Privilegierten Partner MDC. Im dem nach einer jüdischen Kinderärztin und Forscherin benannten Gebäude arbeiten BIH- und MDC-Gruppen gemeinsam unter einem Dach. Im Ambulanz-, Translations- und Innovationszentrum ATIZ in Berlin-Mitte, das im Juli 2020 Richtfest feierte und Anfang 2022 fertig gestellt werden soll, werden die Gruppen zur Digitalen Medizin, etwa das BIH-Digital Health Center, und weitere Forschungsteams mit Expertinnen und Experten der Charité zusammenarbeiten und das gemeinsame Clinical Study Center untergebracht sein. Ebenfalls in Berlin-Mitte, im Berliner Institut für Medizinische Systembiologie (BIMSB) des MDC, ist der Fokusbereich Single Cells angesiedelt. Die wissenschaftlichen Gruppen in der Regenerativen Medizin werden vorrangig am Charité Campus Virchow-Klinikum in Berlin-Wedding in den Räumen des BCRT forschen. Der Digital Health Accelerator des BIH wird zu Beginn des Jahres 2021 neue Büros am Zirkus in Berlin-Mitte beziehen.

Gemeinsame Pressemitteilung von Berlin Institute of Health und Charité – Universitätsmedizin Berlin vom 29. 12. 2020

Hintergrundinformationen:

Herzatlas mit Tiefenschärfe

Forschende aus drei Kontinenten haben eine erste ausführliche Skizze des Atlas des menschlichen Herzens vorgelegt – um die Funktion des lebenswichtigen Organs besser zu verstehen und um zu erhellen, was während einer Herzerkrankung schief läuft. Wie das Team in „Nature“ berichtet, zeigt der Atlas eine enorme zelluläre und molekulare Vielfalt.

Tag für Tag schlägt das menschliche Herz zuverlässig rund 100.000 Mal. Es pumpt das Blut immer nur in eine Richtung durch die vier verschiedenen Kammern; die Geschwindigkeit variiert bei Ruhe, während des Sports und bei Stress. Dafür müssen die Zellen in jedem Teil des Herzens bei jedem Herzschlag koordiniert vorgehen. Wie dem Organ diese anspruchsvolle Aufgabe gelingt, ist bislang allerdings erstaunlich wenig bekannt. Dabei stellt es so sicher, dass jeder Winkel des Körpers über das Blut permanent mit Nährstoffen und Sauerstoff versorgt ist und dass Kohlendioxid und Abfallstoffe abtransportiert werden.

Professor Norbert Hübner, der Leiter der Arbeitsgruppe „Experimentelle Genomik von Herz-Kreislauf-Erkrankungen“ am Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC), hat gemeinsam mit Dr. Sarah Teichmann vom Wellcome Sanger Institute im britischen Cambridge, Professor Jonathan Seidmann und Professorin Christine Seidmann, beide von der Harvard Medical School in Boston, und Dr. Michela Noseda vom Imperial College London vor rund drei Jahren ein Projekt namens „Human Heart Cell Atlas“ ins Leben gerufen, mit dem sie das Herz Zelle für Zelle verstehen möchten. Der Atlas der Herzzellen ist Teil des internationalen Großprojekts „Human Cell Atlas“ und wird von der Chan Zuckerberg Initiative mit knapp vier Millionen US-Dollar sowie vom Deutschen Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK ) und der British Heart Foundation mit 2,5 Millionen Euro gefördert.

Erkenntnisse aus rund einer halben Million Zellen und Zellkernen

Die an dem Projekt beteiligten Teams aus 33 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die an 19 Institutionen in Deutschland, Großbritannien, den USA, Kanada, China und Japan forschen, haben rund eine halbe Million einzelne Zellen und Zellkerne des menschlichen Herzens analysiert. Jetzt können sie einen ersten ausführlichen Entwurf des Herzzellatlas im Fachblatt „Nature“ vorlegen. Er zeigt eine enorme Vielfalt der Zellen und enthüllt zuvor unbekannte Subtypen von Herzmuskelzellen und stützenden Herzzellen, schützende Immunzellen des Herzens und ein weit verzweigtes Netzwerk von Blutgefäßzellen. Sie errechnen zudem, wie die Zellen kommunizieren, um das Herz in Gang zu halten.

„Dies ist das erste Mal, dass sich irgendjemand in diesem Maßstab einzelne Zellen des menschlichen Herzens angeschaut hat. Das ist erst durch umfangreiche Einzelzellsequenzierung möglich geworden“, sagt Professor Norbert Hübner, ein Hauptautor vom MDC, der Charité – Universitätsmedizin Berlin, dem Berlin Institute of Health (BIH ) und dem DZHK in Deutschland. „Diese Studie zeigt, was diese Technik und internationale Kooperationen leisten können. Das gesamte Spektrum der Herzzellen und ihre Genaktivität zu kennen, ist eine grundlegende Notwendigkeit. Nur so kann man verstehen, wie das Herz funktioniert und wie es auf Stress und Krankheit reagiert.“

Professorin Christine Seidman, eine Hauptautorin vom Brigham and Women’s Hospital, der Harvard Medical School und dem Howard Hughes Medical Institute, sagt: „Millionen Menschen werden wegen Herz-Kreislauf-Erkrankungen behandelt. Wir wollen zunächst das gesunde Herz verstehen. So können wir nachvollziehen, wie das Zusammenspiel von Zelltypen und Zellzuständen lebenslange Leistungsfähigkeit ermöglichen kann und wie sich dieses Zusammenspiel während einer Erkrankung unterscheidet. Letztendlich können diese grundlegenden Erkenntnisse auf spezifische Ziele hinweisen, die zu maßgeschneiderten Therapien der Zukunft führen und damit eine personalisierte Medizin für Herzkrankheiten schaffen, die für jeden Patienten und jede Patientin die Wirksamkeit der Behandlung verbessert.“ Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind weltweit die häufigste Todesursache. Jedes Jahr sterben daran 17,9 Millionen Menschen, meist aufgrund eines Infarkts oder eines Schlaganfalls.

Ein heterogenes Organ

Für ihre Arbeit konnten die Forscherinnen und Forscher sieben weibliche und sieben männliche Herzen hirntoter, aber herzgesunder Spender*innen zwischen 40 und 75 Jahren aus Europa und den USA nutzen, die für eine Transplantation aus unterschiedlichen Gründen nicht in Frage kamen. Um die Herzzellen möglichst genau zu charakterisieren, haben die Forscher*innen untersucht, welche Gene in den einzelnen Zellen und Zellkernen aus sechs verschiedenen Herzregionen jeweils angeschaltet sind. Dazu gehörten die rechten und linken Vorhöfe und Kammern, die Herzspitze, Apex genannt, und das Ventrikelseptum, das die beiden Herzkammern voneinander trennt. Das Herz ist schließlich ein ziemlich heterogenes Organ. Die Blutdruckunterschiede zwischen den rechten und linken Vorhöfen und Kammern beispielsweise sind ganz enorm.

Mit modernen Methoden der Einzelzellsequenzierung, die sie zuvor an die Besonderheiten des Herzgewebes angepasst hatten, mit maschinellem Lernen und Bildgebungsverfahren haben die Wissenschaftler*innen herausgefunden, dass sich die Zellen in diesen Regionen stark voneinander unterscheiden. In jeder Region gab es ein spezifisches Set von Zellen, was Unterschiede in der Entwicklung unterstreicht und möglicherweiser zu unterschiedlichen Reaktionen auf eine Behandlung führt.

Alle bisher bekannten Zelltypen des Herzens besitzen außerdem zahlreiche Subtypen. Es gibt beispielsweise nicht die eine Herzmuskelzelle, sondern viele verschiedene Kardiomyozyten mit teilweise ganz unterschiedlichen Funktionen. Die Genexpressionsmuster legen nahe, dass manche von ihnen mit einer viel höheren Stoffwechselrate umgehen können als andere. Warum das so ist, können die Forscher*innen noch nicht sagen. Auch bei den Fibroblasten, die das Bindegewebe des Organs ausmachen, fanden sie sehr unterschiedliche Muster der Genexpression.

Zu viel Gerüstmaterial

Nach einem Herzinfarkt versuchen die Fibroblasten, so viel geschädigtes Herzgewebe wie möglich mit einem stützenden Gerüst zu ersetzen. So soll es weiterhin den Kräften standhalten, die mit einem normalen Herzschlag verbunden sind. Manchmal setzen sie dabei zuviel Gerüstmaterial – oder extrazelluläre Matrix (ECM) – ein. Dieses zusätzliche Narbengewebe führt oft zu Herzrhythmusstörungen und Herzversagen.

„Wir haben verschiedene Fibroblasten-Subtypen gesehen: Manche produzieren die extrazelluläre Matrix über unterschiedliche Prozesse, andere bauen das Gerüst um, wieder andere kommunizieren mit Immunzellen in ihrer direkten Nachbarschaft. Auch das könnte beeinflussen, wie viel Narbengewebe entsteht“, sagt die MDC-Forscherin Dr. Henrike Maatz aus der Arbeitsgruppe von Hübner, die eine der vier Erstautor*innen der Studie ist. „Mit dem Zellatlas des menschlichen Herzens haben wir die Grundlage geschaffen, um fibrotische Prozesse wirklich zu verstehen: Warum verlaufen sie in den Vorhöfen und Kammern jeweils anders? Wie können wir sie kontrollieren?“

Unerwartet war zudem die Beobachtung, dass die Herzen der Frauen in ihren Kammern mehr Muskel- und weniger Bindegewebszellen aufweisen als die der Männer – obwohl weibliche Herzen in der Regel kleiner sind als männliche. Das Resultat könne erklären, warum Frauen seltener als Männer an Herz-Kreislauf-Leiden erkranken. „Das ist faszinierend, aber das Ergebnis basiert auf nur sieben Herzen jedes Geschlechts. Wir müssen mal schauen, ob dieses Ergebnis weiteren Untersuchungen standhält“, sagt Maatz.

In kleine Bereiche heranzoomen

Auch die Blutgefäße, die das Herz durchziehen, untersuchten die Forscher*innen in dieser Studie so detailliert wie noch nie. Der Atlas zeigte, wie sich die Zellen in Venen und Arterien an die verschiedenen Drücke und Umgebungen angepasst haben. Das könnte zum Verständnis dessen beitragen, was bei koronarer Herzkrankheit in den Blutgefäßen schief läuft.

Dr. Michela Noseda, eine Hauptautorin vom National Heart and Lung Institute, Imperial College London, sagt: „Unsere internationalen Anstrengungen liefern der Wissenschaft Informationen von unschätzbarem Wert. Sie beleuchten die zellulären und molekularen Details der Herzzellen, die gemeinsam Blut durch den Körper pumpen. Wir haben Herzzellen kartiert, die potenziell mit SARS-CoV-2 infiziert werden können. Dabei haben wir herausgefunden, dass spezialisierte Zellen der kleinen Blutgefässe ebenfalls Angriffsziele des Virus sind. Unsere Datensätze sind eine Goldgrube an Informationen, um die Feinheiten von Herzkrankheiten zu verstehen.“ 

Lange Zeit konnten Wissenschaftler*innen quasi nur von oben auf die Landkarte des Herzens schauen. Mithilfe der Einzelzellsequenzierung können sie nun erstmals in kleine Bereiche reinzoomen.

Dr. Sarah Teichmann, eine Hauptautorin des Wellcome Sanger Instituts und Ko-Vorsitzende des Organisationskomitees für den „Human Cell Atlas“, sagt: „Diese großartige Gemeinschaftsarbeit gehört zur globalen Initiative des Human Cell Atlas, eine ‘Google-Map’ des menschlichen Körpers zu erstellen. Der Herzzellatlas, der Forscher*innen auf der ganzen Welt offen zur Verfügung steht, ist eine fantastische Ressource. Der Atlas wird zu einem neuen Verständnis von Herzgesundheit und -krankheit, zu neuen Behandlungen und möglicherweise sogar zu neuen Wegen führen, geschädigtes Herzgewebe zu regenerieren.“

Finanzielle Förderung

Diese Studie wurde unterstützt von der British Heart Foundation (BHF), dem Europäischen Forschungsrat (ERC), dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF ), dem Deutschen Zentrum für Herz-Kreislaufforschung e.V. (DZHK), der Leducq Fondation, der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG ), Chinese Council Scholarship (CSC), der Alexander von Humboldt-Stiftung, EMBO , CIHR Canadian Institutes for Health Research, HSF Heart and Stroke Foundation, AI Alberta Innovates, der Chan Zuckerberg Initiative, dem Wellcome Sanger Institute, Wellcome, NIH und dem Howard Hughes Medical Institute.

Weiterführende Informationen

Quelle: PM MDC vom 24. 09. 2020

Nationales Centrum für Tumorerkrankungen in Berlin

Berlin wird einer von vier neuen Standorten für das Nationale Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) neben Heidelberg und Dresden. Das gab das Bundesministerium für Bildung und Forschung heute bekannt und bestätigte Charité, BIH und und MDC hohe Leistungfähigkeit in der Krebsbehandlung und -forschung.

Das Land Berlin hat die Bewerbung stark unterstützt und plant unter anderem einen innovativen Neubau für das NCT, der voraussichtlich in Berlin-Wedding entstehen soll.

Im Rahmen der Nationalen Dekade gegen Krebs, mit dem Ziel Ergebnisse der Krebsforschung schneller zu Patientinnen und Patienten zu bringen, fördert das BMBF den Ausbau von vier weiteren Standorten des Nationale Centrums für Tumorerkrankungen. Hierfür kooperiert das Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) mit herausragenden Standorten der Universitätsmedizin. Im NCT arbeiten Ärztinnen und Ärzte mit Forscherinnen und Forschern eng zusammen, um jeder Patientin und jedem Patienten eine auf die eigene Erkrankung zugeschnittene Krebstherapie anzubieten. Nun fördert das BMBF den Ausbau weiterer Standorte. Bislang existieren zwei NCT-Standorte, in Heidelberg und Dresden. Die vier neuen NCT-Standorte sollen zukünftig noch mehr onkologischen Patientinnen und Patienten den Zugang zu Innovationen der personalisierten Onkologie ermöglichen. Neben Berlin gingen die Standorte Köln/Essen, Tübingen/Ulm/Stuttgart und Würzburg/Erlangen/Regensburg siegreich aus dem kompetitiven Bewerbungsverfahren hervor.

Der Regierende Bürgermeister von Berlin und Senator für Wissenschaft und Forschung, Michael Müller, gratuliert dem Team von Charité – Universitätsmedizin Berlin, Berlin Institute of Health (BIH) und Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) und betont: „Die Entscheidung, in Berlin ein Nationales Centrum für Tumorerkrankungen aufzubauen, ist ein großartiger Erfolg für unsere ganze Gesundheitsstadt. Sie unterstreicht die hohe Innovationskraft unserer Forschungseinrichtungen und zeigt, wie richtig unsere Strategie ist, den Wissenschafts- und Medizinstandort konsequent weiterzuentwickeln. Berlin nimmt damit eine Schlüsselstellung ein, um die Krebsforschung entscheidend voranzubringen und neue Ansätze in der Früherkennung und Behandlung von Krebsleiden zu entwickeln.“

Professor Heyo K. Kroemer, Vorstandsvorsitzender der Charité, sieht die Auswahl Berlins als NCT-Standort als große Chance für alle Beteiligten. „Wir freuen uns sehr über diese Entscheidung, die uns enorm unterstützt, die Krebsforschung und –behandlung in Berlin weiter zu stärken. Forschung und Klinik unter einem Dach zu vereinen, ist das übergeordnete Ziel aller Fachbereiche einer Universitätsmedizin. Denn hiervon profitieren Ärztinnen und Ärzte, Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, aber vor allem die Patientinnen und Patienten.“

Bereits heute exzellente Krebsforschung und -versorgung in Berlin

Drei leistungsfähige Kooperationspartner haben den NCT-Standort Berlin entwickelt: die Charité, das BIH und das MDC. Professor Ulrich Keilholz, Leiter des Charité Comprehensive Cancer Center (CCCC) und Koordinator des Berliner NCT-Antrags, freut sich über die Auszeichnung: „Die Charité gewährleistet bereits heute mit seinem CCCC die umfassende Versorgung von Krebspatientinnen und -patienten und führt klinische und translationale Krebsforschung durch. Jeder Patient und jede Patientin erhält einen individuellen Behandlungsplan, der in einem interdisziplinären Team optimiert entwickelt wird. Zusätzlich ermöglichen wir die Teilnahme an klinischen Studien. Als künftiger NCT-Standort Berlin werden wir noch erfolgreicher forschen und behandeln können und unsere Expertise weiter ausbauen.“

Mitkoordinatorin Professorin Angelika Eggert leitet die Klinik für Pädiatrie mit Schwerpunkt Onkologie und Hämatologie an der Charité, ist Berliner Standortsprecherin im Deutschen Konsortium für Translationale Krebsforschung (DKTK) und gleichzeitig Mitglied im Forschungsrat des BIH. Sie erforscht mit ihrem Team neue molekular gezielte Therapien und Immuntherapien speziell für krebskranke Kinder. „Das körpereigene Immunsystem spielt eine entscheidende Rolle im Kampf gegen Krebs. Gemeinsam mit den Kolleginnen und Kollegen hier vor Ort in Berlin konnten wir entscheidende Fortschritte erzielen. Gerade bei den doch eher seltenen Krebsfällen im Kindesalter werden wir sehr von der deutschlandweiten Zusammenarbeit mit den anderen NCT-Standorten profitieren.“

Verzahnung von Forschung und Klinik unter einem Dach

BIH-Chair für Klinisch Translationale Medizin Professor Christof von Kalle leitet das Klinische Studienzentrum von BIH und Charité. Bevor er nach Berlin kam, hatte er in Heidelberg das dortige NCT mitgegründet und über 10 Jahre geleitet. Auch er hat das Konzept für den NCT-Standort Berlin mitentwickelt. „Aus meiner langjährigen NCT-Erfahrung in Heidelberg weiß ich, wie entscheidend die enge Verzahnung von Forschung und Klinik, aber auch die Zusammenarbeit verschiedener Disziplinen im Kampf gegen den Krebs sind. Gleichzeitig müssen wir auch die Digitalisierung noch weiter vorantreiben, damit die vielen Daten, die in der Forschung und bei der Behandlung von tausenden Krebspatienten anfallen, den größtmöglichen Nutzen entfalten können. Als NCT-Standort Berlin können wir diese Herausforderungen meistern.“

Professor Axel R. Pries, Vorstandsvorsitzender (interim) des BIH und Dekan der Charité ergänzt: „Die medizinische Translation lebt vom stetigen Austausch zwischen Forschung und Klinik. Dies gilt insbesondere in der Onkologie: Krebs stellt uns vor eine der größten medizinischen Herausforderungen mit immer noch dramatischen Verläufen, nur die Hälfte der Krebspatientinnen und Krebspatienten überleben ihre Krankheit. Hier brauchen wir auch dringend neue Konzepte, die wir hier am Berliner NCT-Standort mit Hochdruck entwickeln wollen.“

Das MDC hat seinen Schwerpunkt in der biomedizinischen Grundlagenforschung. Seine Wissenschaftler*innen untersuchen grundlegende Mechanismen des Lebens und von Erkrankungen. Ihr Ziel ist, diese Erkenntnisse schnellstmöglich in medizinische Anwendungen zu übersetzen. In der Krebsmedizin entwickeln sie u.a. neue Immuntherapien und innovative Schlüsseltechnologien wie die 3D Einzelzell-l-Analyse, Proteomik und Metabolomik, die sie mit Hilfe künstlicher Intelligenz in neue medizinische Konzepte umsetzen. Professor Thomas Sommer, Wissenschaftlicher Vorstand (komm.) des MDC freut sich ebenfalls sehr über die Förderung „Berlin wird ein exzellenter Standort für das erweiterte Nationale Centrum für Tumorerkrankungen: Hier kommt alles perfekt zusammen. Für uns am MDC bedeutet das, dass wir unsere Forschung und Expertise auf dem Gebiet der Immuntherapie, der Krebsentstehung und der zellbasierten Krebsmedizin weiter vorantreiben können. Und durch die enge Zusammenarbeit mit der Charité und dem BIH möchten wir unsere Erkenntnisse möglichst schnell zu den Patientinnen und Patienten bringen. Es geht um die personalisierte Onkologie der Zukunft.“

Präzise und zellbasierte Krebsmedizin

Die einzigartige Expertise der drei Kooperationspartner machen Berlin vor allem zu einem international herausragenden Standort für Systembiologie und klinisch angewandte Einzelzell-Technologien. Das NCT-Berlin Team entwickelt hieraus unter Federführung von Professor Nikolaus Rajewsky (MDC) ein wegweisendes Konzept zellbasierter Krebsmedizin. Diese umfasst neben den klinischen NCT Programmen drei wesentliche Themen.

1: Präzisionsonkologie: Um die Patient*innen bestmöglich behandeln zu können, müssen die Tumoren exakt diagnostiziert und in ihrer Entwicklung verstanden werden. Dazu setzen die Partner systematisch umfangreiche Methoden der Präzisionsonkologie ein: Neben Multi-Omics-Technologien finden auch umfassende Patienten-abgeleitete präklinische Modelle sowie Maschinelles Lernen (ML) und innovative Einzelzelll-Technologien mit einzigartiger räumlicher Auflösung Anwendung, die es auch ermöglichen, herauszufinden, gegen welche Behandlungen der Tumor empfindlich oder resistent reagiert.

2: Immuntherapie: Die NCT-Kooperationspartner nutzen die umfassende Berliner Expertise in der Immuntherapie, um neue adoptive T-Zell-Therapien (TCR- und CAR-T-Zellen) auf präklinischer und klinischer Ebene zu entwickeln. Vorhandene ausgedehnte GMP-Flächen erlauben es, die neuen Immuntherapien vor Ort herzustellen. Neue Zielstrukturen für die Immuntherapie können über Einzelzell–Technologien identifiziert werden.  Gemeinsam mit den anderen NCT-Standorten entsteht so ein umfassendes nationales Netzwerk der Krebsimmuntherapie.

3: Big Data:  Die ausgezeichnete IT-Infrastruktur des Charité Comprehensive Cancer Centers (CCCC), aktuelle Programme des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ)/Deutschen Konsortiums für Translationale Krebsforschung (DKTK) und das BIH Digital Health Programm verfolgen gemeinsam das Ziel, klinische Daten mit molekularer Diagnostik und präklinischen Modellen zu verbinden, um für jeden Patienten und für jede Patientin individualisierte Therapieansätze zu entwickeln und digitale Gesundheitslösungen voranzubringen.

Versorgung von mehr als 50.000 Krebspatientinnen und -patienten im Jahr

Das CCCC koordiniert die Planung des NCT-Partnerstandortes Berlin und wird selbst zukünftig in das  NCT Berlin überführt. Im Lenkungsausschuss des NCT Berlin sind alle relevanten Fachgebiete und Patientensprecherinnen und -sprecher vertreten. Ein eigenes NCT-Gebäude ist auf dem neuen klinischen Forschungscampus am Charité Campus Virchow-Klinikum geplant. Auf 10.000 Quadratmetern sollen modernste Forschungslabore, eine Ambulanz sowie ein Informationszentrum für Krebspatientinnen und -patienten entstehen. Das BIH/Charité Clinician Scientist Programm sowie zahlreiche andere Weiterbildungsmöglichkeiten machen Berlin zu einem attraktiven Standort für die Rekrutierung junger Talente in der Krebsforschung. Neben der Hauptstadt wird sich der Einzugsbereich des NCT Berlin mit der Bevölkerung Berlins, Brandenburgs und Sachsen-Anhalts von insgesamt 8,6 Millionen Einwohnern auf etwa ein Zehntel Deutschlands erstrecken, mit mehr als 55.000 neu diagnostizierten Krebsfällen pro Jahr.

Hintergrund

Mit der Gründung des Nationalen Centrums für Tumorerkrankungen (NCT) Heidelberg als gemeinsame Einrichtung schufen das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ), das Universitätsklinikum Heidelberg (UKHD) und die Deutsche Krebshilfe im Jahre 2003 das erste Comprehensive Cancer Center Deutschlands. Ziel des NCT ist es, vielversprechende Ansätze aus der Krebsforschung möglichst schnell in die Klinik zu übertragen und damit den Patienten zugutekommen zu lassen. Dies gilt sowohl für die Diagnose als auch die Behandlung, in der Nachsorge oder der Prävention. Die Tumorambulanz ist das Herzstück des NCT. Hier profitieren die Patienten von einem individuellen Therapieplan, den fachübergreifende Expertenrunden, die sogenannten Tumorboards, erstellen. Die Teilnahme an klinischen Studien eröffnet den Zugang zu innovativen Therapien. Das NCT ist somit eine richtungsweisende Plattform zur Übertragung neuer Forschungsergebnisse aus dem Labor in die Klinik. Das NCT kooperiert mit Selbsthilfegruppen und unterstützt diese in ihrer Arbeit.

 

Weiterführende Informationen

Krebsforschung am MDC

Einzelzellanalyse am MDC

Single Cell Technologien für die personalisierte Medizin – Fokusbereich mit dem BIH

AG Höpken: „Mikroumgebung als Regulator bei Autoimmunität und Krebs“

AG N. Rajewsky „Systembiologie von Gen-regulatorischen Elementen“

 

Quelle: Gemeinsame Pressemitteilung von BIH , Charité–Universitätsmedizin Berlin und MDC

 

Champions League der Spitzenforschung

Champions League der Spitzenforschung: Elf europäische Auszeichnungen mit 17,5 Mio. Euro gehen nach Berlin

Wie der Europäische Forschungsrat (European Research Council – ERC) am vergangenen Donnerstag in Brüssel mitteilte, erhalten elf Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in Berlin die renommierten ERC Starting Grants. Die Forschungsförderungen sind mit jeweils bis zu 2,5 Millionen Euro dotiert und gelten zugleich als eine der wichtigsten europäischen Auszeichnungen für herausragende Forscherinnen und Forscher in einer frühen Phase ihrer wissenschaftlichen Karriere. Insgesamt stehen damit 17,5 Millionen Euro für neue wegweisende Forschungsvorhaben in Berlin zur Verfügung. Gleich fünf der Vorhaben sind in der medizinischen Forschung angesiedelt, weitere Projekte widmen sich etwa der Biodiversitätsforschung oder der Erforschung von Korruption.

Der Regierende Bürgermeister von Berlin und Senator für Wissenschaft und Forschung, Michael Müller: „Die Millionenförderung aus Brüssel ist vor allem eine große Anerkennung für die herausragende Arbeit der elf Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Sie belegt zugleich wiederholt die hohe Attraktivität Berlins für Forschungstalente aus der ganzen Welt, die hier ihre bahnbrechenden Vorhaben umsetzen wollen. Dass unsere Forscherinnen und Forschern gleich in Fußballmannschaftsstärke diese erstklassige und hochkompetitive Auszeichnung erhalten, zeigt deutlich, wie erfolgreich Berlin inzwischen in der europäischen Champions League der Spitzenforschung spielt.“

Die ausgezeichneten fünf Wissenschaftlerinnen und sechs Wissenschaftler forschen an der Technischen Universität Berlin, der Freien Universität Berlin, an der Charité – Universitätsmedizin Berlin sowie an verschiedenen außeruniversitären Forschungseinrichtungen in ganz Berlin: am Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin, am Helmholtz Zentrum Berlin (HZB), am Max-Planck-Institut für Bildungsforschung, am Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik, am Fritz-Haber-Institut, am Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie im Forschungsverbund Berlin e.V. sowie am Museum für Naturkunde – Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung an der Humboldt-Universität.

Der Europäische Forschungsrat besteht seit 2007 und vergibt seitdem jedes Jahr Förderungen für exzellente Pionierforschung in Europa. Die ERC Forschungsförderungen sind sehr kompetitiv, in der aktuellen Auswahlrunde konnten sich von den europaweit beim ERC eingegangenen 3.272 Anträgen nur rund 13 Prozent durchsetzen. Das sind insgesamt 436 erfolgreiche Anträge, 88 davon aus Deutschland. Die ERC Starting Grants richten sich an Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit zwei bis sieben Jahren Forschungserfahrung seit Abschluss ihrer Promotion. Die Forschungsförderungen sind Teil des EU-Rahmenprogramms für Forschung und Innovation, Horizont 2020.

Die mit ERC Starting Grants ausgezeichneten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in Berlin sind:

Dr. Maurizio Burla, Technische Universität Berlin, Forschungsvorhaben: „On-Chip Electronics, Photonics, Plasmonics and Antennas: A Novel Enabling Platform for sub-THz Signal Processing“

Dr. Kathrin de la Rosa, Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft, Forschungsvorhaben: „Engineering antibodies in B cells using endogenous AID activity“

“Zwei MDC-Wissenschaftlerinnen – Kathrin de la Rosa und Ilaria Piazza – werden mit ERC Starting Grants gefördert. Ihre Arbeit könnte eines Tages die Art und Weise verändern, wie wir Impfstoffe entwickeln und wie wir über den Einfluss kleiner Moleküle auf Genexpression und Krankheiten nachdenken….”

Lesen Sie hier bitte weiter / PM MDC

Dr. Sebastian Grüneisen, Max-Planck-Institut für Bildungsforschung, Forschungsvorhaben: „The developmental origins of corruption: A cooperative perspective“

Dr. med. Anton G. Henssen, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Forschungsvorhaben: „Circular DNA-driven cancer genome remodeling“

Dr. Fan Liu, Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie im Forschungsverbund Berlin e.V., Forschungsvorhaben: „Revealing the Synapse Architecture and Plasticity by Structural Interactomics“

“Prof. Dr. Fan Liu vom Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) erhält einen der begehrten ERC Starting Grants des Europäischen Forschungsrates (ERC). Die Wissenschaftlerin erhält für ihre hochinnovative Forschung zu den Interaktionen und der räumlichen Organisation des synaptischen Proteoms eine Gesamtförderung von bis zu 1,5 Millionen Euro für einen Zeitraum von fünf Jahren…”

Lesen Sie hier bitte weiter / PM FMP

Prof. Dr. Bertram Lomfeld, Freie Universität Berlin, Forschungsvorhaben: „A Global Theory of Reflexive Debt (Deliberation)“

Dr. Tristan Petit, Helmholtz Zentrum Berlin, Forschungsvorhaben: „Nanoscale Chemical Imaging of MXene Electrochemical Storage by Operando Scanning X-ray Microscopy”

Dr. Ilaria Piazza, Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft, Forschungsvorhaben: „Unravelling the pRotein Allosterome of Gene Expression“

Dr. Edda Schulz, Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik, Forschungsvorhaben: „Regulatory Logic, Thresholds and Epigenetic Memory: How cis-regulatory landscapes tune gene activity during mammalian development“

Dr. Stefan Truppe, Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft, Forschungsvorhaben: „Cold Molecules for Fundamental Physics“

Dr. Sara Varela, Museum für Naturkunde – Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung an der Humboldt-Universität zu Berlin, Forschungsvorhaben: „Mapping biodiversity cradles and graves“

Quelle: PM des Berliner Senats vom 09. 09. 2020

 

Labor Trifft Lehrer-digital! Das Programm für 2020/21 ist da.

Das Fortbildungsformat Labor trifft Lehrer – digital! des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin (MDC) bietet im Schuljahr 2020/21 biomedizinische Kurse zur aktuellen Forschung für Lehrerinnen und Lehrer an. Diese finden einmal im Monat unter der Leitung von Forschungsgruppen am MDC statt. Jeden 2. Mittwoch des Monats von 16:00 bis 17:30 Uhr lädt das MDC in seine virtuellen Labore ein. Nach einem circa 45-minütigen Vortrag startet die Diskussion und Fragen können gestellt werden.

Programm:
09. September 2020 – 16:00-17:30 Uhr
Strukturen molekularer Maschinen bestimmen – Krankheiten verstehen
Proteinstruktur und -funktion ++ Proteinreinigung ++ Röntgenstrukturanalyse ++ Bakterien ++ Kristalle ++ molekularbiologische Methoden
Zielgruppe: Physik-, Chemie- und Biologie-Lehrkräfte der Sekundarstufen

07. Oktober 2020 – 16:00-17:30 Uhr
Stammzellen: Die Alleskönner?!
Stammzellen ++ Krebs-Stammzellen ++ molekularbiologische Forschung ++ Gentherapie ++ Ethik
Zielgruppe: Biologie-Lehrkräfte der Sekundarstufen

11. November 2020 – 16:00-17:30 Uhr
Organoide des menschlichen Gehirns alias „Mini-Gehirne“ als Werkzeuge zur Erforschung von Krankheiten des Nervensystems
Organe aus der Petrischale ++ Zelldifferenzierung ++ Entwicklungsbiologie ++ zelluläre Prozesse ++ Pathologie ++ Neurologische Erkrankungen
Zielgruppe: Biologie-Lehrkräfte der Sekundarstufen

09. Dezember 2020 – 16:00-17:30 Uhr
SARS-Cov-2-Forschung: Zellveränderungen bei Infektion und daraus entstehende unterschiedliche Krankheitsverläufe
SARS-Cov-2 ++ Virologie ++ Infektionsbiologie ++ Zellveränderungen ++ Organe aus der Petrischale
Zielgruppe: Biologie-Lehrkräfte der Sekundarstufen und fachfremd Unterrichtende 

13. Januar 2021 – 16:00-17:30 Uhr
Metaorganismus Mensch und wie neue Techniken ein Forschungsgebiet revolutionieren
Mikrobiom ++ Gensequenzierung ++ Zellen ++ Datenbanken ++ Bioinformatik
Zielgruppe: Informatik- und Biologie-Lehrkräfte der Sekundarstufen und fachfremd Unterrichtende 

10. Februar 2021 – 16:00-17:30 Uhr
Stammzellen und CRISPR: neue Therapieansätze, um Muskelkrankheiten zu heilen
Stammzellen ++ CRISPR ++ Muskelschwund ++ Gentherapien ++ Transplantation
Zielgruppe: Biologie-Lehrkräfte der Sekundarstufen

10. März 2021 – 16:00-17:30 Uhr
Zilien: der Dreh- und Angelpunkt der Entwicklung des Nervensystems, des Herz-Kreislauf-Systems und der Entstehung von Krebs
Signalübertragung ++ Zellteilung ++ Genetik ++ Organellen
Zielgruppe: Biologie-Lehrkräfte der Sekundarstufen

14. April 2021 – 16:00-17:30 Uhr
Krebsevolution: von Darwin zur Therapieresistenz
Krebs ++ Bioinformatische Verfahren ++ neuste Therapieansätze ++ Tumorevolution
Zielgruppe: Informatik- und Biologie-Lehrkräfte der Sekundarstufen

Das ganze Programm finden Sie auf https://www.mdc-berlin.de/de/ltl.

Die Online-Fortbildungen finden über DFNconf (Konferenzdienst im deutschen Forschungsnetzwerk) statt.
Interesse geweckt? Hier geht’s zur Anmeldung: https://lamapoll.de/LTL Es ist möglich an mehreren Veranstaltungen teilzunehmen.

Weitere Informationen: https://www.mdc-berlin.de/de/ltl

Link Zum Anmeldung: https://lamapoll.de/LTL

Hier finden Sie das Programm zum Download: https://www.glaesernes-labor.de/de/download

Twitter @LaborLehrer

Falls Sie Fragen zu unserem Kursangebot haben, schreiben Sie bitte eine Email an: LaborTrifftLehrer@mdc-berlin.de

Quelle: PM Campus Buch vom 31. 08. 2020

Campus Berlin-Buch

Berlin-Buch

66 Millionen Euro für das Berliner Spin-Off T-knife

Das Berliner Biotech-Start-Up T-knife, eine Ausgründung des MDC zusammen mit der Charité, erhält Investitionsmittel in Höhe von 66 Millionen Euro. Vier Wagniskapitalfonds haben Anfang August die Finanzierung zugesagt. T-knife entwickelt neue Krebstherapien mit Hilfe modifizierter T-Zellen des Immunsystems.

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

Berlin-Buch

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

AG Junker

MDC Berlin, Campus Berlin-Buch

Facebook/MDC

MDC-Forscher*innen beantworten COVID-19-Fragen

Das Coronavirus stellt täglich Menschen auf der ganzen Welt vor neue Herausforderungen. Auch hier am MDC versuchen wir, unseren Beitrag zur Bekämpfung der Pandemie zu leisten. Einige unserer Wissenschaftler*innen haben sich in den letzten Wochen und Monaten mit Fragen rund um SARS-CoV-2 auseinandergesetzt.

Die Immunologin Dr. Kathrin de la Rosa leitet seit dem 1. Juli 2018 eine Arbeitsgruppe am MDC. Bereits als Doktorandin drehte sich ihre Arbeit um die B-Zelle – also jenen Zelltyp, der im menschlichen Körper unverzichtbar für die Immunabwehr ist, weil er die Funktion hat, Antikörper zu produzieren. „Ich habe am Universitätsklinikum Freiburg immungeschwächte Patientinnen und Patienten mit B-Zell-Defekten untersucht“, berichtet die Biologin.

Diese Arbeit habe sie so fasziniert, dass sie als Postdoktorandin in die Schweiz zu dem Immunologen Antonio Lanzavecchia gegangen ist, um die B-Zellen noch genauer zu studieren. „Dort habe ich gelernt, menschliche Antikörper zu isolieren, um die Immunantwort gegen Infektionskrankheiten zu analysieren und somit den Weg für neue Therapeutika und Impfstoffe zu bereiten.“

In unserer #QuestionOfTheDay-Serie spricht sie nun über ihre Forschung und den Arbeitsalltag unter erschwerten Bedingungen:

Das MDC war vom 18. März bis 4. Mai 2020 im Minimalbetrieb, um die Ausbreitung des Coronavirus zu verlangsamen und die Beschäftigten zu schützen. Wissenschaftler*innen arbeiteten, ebenso wie die Administration, von Zuhause aus weiter – und entwickelten Ideen, haben Daten analysiert, Anträge und Paper geschrieben. Professor Markus Landthaler ist für die Koordinierung der Corona-Forschung am MDC verantwortlich.

In unserer #QuestionOfTheDay-Serie erklärt er die Herausforderungen und Chancen im Zusammenhang mit der COVID-19-Forschung:

Dr. Emanuel Wyler ist Biochemiker am MDC Berlin-Mitte (BIMSB) in der AG Landthaler. Gemeinsam mit dem Team von Charité-Wissenschaftler Professor Christian Drosten und anderen Partner*innen erforscht er das Coronavirus.

In unserer #QuestionOfTheDay-Serie beantwortet er Fragen zur Corona-Forschung am MDC:

(Quelle: PM MDC vom 29. Mai 2020)

MDC Berlin

Facebook/MDC

Campus Berlin-Buch

COVID-19-Aktion der NAKO Gesundheitsstudie

Die NAKO Gesundheitsstudie (kurz NAKO) ist die bundesweite Gesundheitsstudie mit 200.000 Teilnehmerinnen und Teilnehmern, die 2014 gestartet ist. Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, die Entstehung von Krankheiten wie Krebs, Diabetes, Herzinfarkt und anderen besser zu verstehen, um Vorbeugung, Früherkennung und Behandlung in Deutschland zu verbessern. Warum wird der eine krank, der andere aber bleibt gesund? Das ist die zentrale Frage, die die NAKO beantworten möchte.

Das NAKO-Studienzentrum Berlin-Nord auf dem Campus Buch am Lindenberger Weg ist eines von bundesweit 18 Studienzentren. Am Studienzentrum Berlin-Nord werden 10.000 Männer und Frauen für die NAKO Gesundheitsstudie untersucht. Insgesamt gibt es in Berlin drei Studienzentren, die insgesamt 30.000 Personen aus Berlin und den angrenzenden Regionen Brandenburgs untersuchen. Am Studienzentrum Berlin-Nord findet auch die MRT-Untersuchung der Teilnehmer aus den drei Berliner Studienzentren statt, die für diese Untersuchung ausgewählt worden sind.

Eingang NAKO Studienzentrum Berlin-Nord
Copyright: NAKO

Betrieben wird das Studienzentrum Berlin-Nord und das MRT-Zentrum vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC).

Wir berichteten bereits über die NAKO Gesundheitsstudie.

Im fünften offenen Brief an die NAKO Teilnehmerinnen und Teilnehmer vom 24. April gibt es einen Aufruf zur Teilnahme an der COVID-19-Aktion der NAKO. Wir zitieren einige Auszüge des offenen Briefes:

„In unserem letzten Brief an Sie hatten wir über unsere Absicht berichtet, die Stärke und die Möglichkeiten des NAKO Netzwerkes nutzen zu wollen, um im Rahmen der COVID-19 Forschungsvorhaben einen aktiven und fundierten Beitrag zu leisten. … Die NAKO Gesundheitsstudie bietet, als einzige bevölkerungsbasierte Langzeitstudie, in Deutschland die ideale Ausgangsbasis, um die Auswirkungen der Pandemie auf die Gesundheit der Bevölkerung zu untersuchen. In der Tat liegen der NAKO aktuelle Daten zur Gesundheit in der Bevölkerung in Deutschland unmittelbar vor und zu Beginn der Pandemie vor.

Mit diesem zusätzlichen Fragebogen geben Sie Auskunft über Ihren aktuellen Gesundheitszustand, über Ihre (möglichen) Erfahrungen mit spezifischen Krankheitssymptomen, über Ihre Sozialkontakte und mögliche psychosoziale Auswirkungen der verhängten Einschränkungen. Auf diese Weise ergänzen Sie die vorhandenen Daten und helfen den Wissenschaftler*innen, genaue Erkenntnisse über Kurz- und Langzeitfolgen der Epidemie zu gewinnen….“

Studienzentrum Berlin-Nord