Heribert Warzecha: Impfstoffe aus Tabakpflanzen

Es hätte ein Desaster werden können. 1995 hatte sich Christian Kurts entschieden, nach seiner Promotion in Göttingen und einigen Jahren Ausbildung zum Internisten und Nephrologen an der Medizinischen Hochschule Hannover nach Melbourne zu wechseln, um bei Jacques Miller, dem berühmten Entdecker der T-Zellen, die Funktion von T-Zell-vermittelten Immunantworten in der Niere zu untersuchen. Die Zeit down under beschreibt Kurts “als eine der besten meines Lebens”. Er schätzt die entspannte und doch sorgfältige Art der Australier, und die traumhaften Naturschönheiten des Kontinents. Doch im Labor war von Lockerheit zunächst nichts zu spüren. Die Versuche an immunvermitteltem Nierenschaden klappten nicht. “Erst Jahre später in Deutschland habe ich die damaligen Fragen beantworten können”, erinnert er sich.

Kurts wuchs im Dorf Büddenstedt nahe Helmstedt am östlichen Rand Niedersachsens auf, nur 500 Meter von der deutsch-deutschen Grenze entfernt. “Mit Forschung und der akademischen Welt hatte ich als Schüler wenig Berührungspunkte”, sagt er. Lieber schrieb er Programme für den Heimcomputer C64. Er entschied sich für ein Physikstudium in Göttingen, gab dies aber nach einigen Semestern zugunsten eines Medizinstudiums auf. Keine verlorenen Jahre, wie er heute findet. “Die mathematisch-naturwissenschaftliche Denkweise, die in den Lebenswissenschaften oft ein wenig fehlt, kommt mir heute noch zugute.”

Fundamentale Entdeckung in Australien

Und der Blick für Alternativen. In Australien entschied sich der junge Forscher damals schnell für einen Plan B: Er untersuchte die Aktivierung von T-Killerzellen, die erkrankte Körperzellen angreifen und zerstören. Dabei gelang ihm ein Durchbruch: Kurts entdeckte, dass es die dendritischen Zellen sind, die die Killerzellen alarmieren. Der zugrunde liegende Mechanismus, den er mit seinen australischen Kollegen als „Kreuzpräsentation“ bezeichnete, besitzt fundamentale Bedeutung für die Immunabwehr gegen Viren, Tumoren und bei Impfungen. Zudem vermag er auch das Entstehen von Autoimmunerkrankungen wie den Diabetes mellitus zu vermeiden.

Das war unerwartet, zu unerwartet für manche Kollegen. “Damals herrschte in der Fachgemeinde die Überzeugung, dass dendritische Zellen an diesem Vorgang nicht beteiligt sein können.” Obwohl Kurts Belege eindeutig waren, bröckelte das vorherrschende Dogma nur langsam. “Tatsächlich hatte ich bei meiner Rückkehr nach Deutschland Probleme, Institutionen zu finden, die mich weiter an der Kreuzpräsentation arbeiten lassen wollten”. Ein Forschungsantrag für Anschlussarbeiten in Hannover wurde abgelehnt. „Im Nachhinein war das ein großes Glück, denn so konnte ich mit australischer Unterstützung ein drittes Jahr in Melbourne verbringen, und das war das erfolgreichste“ resümiert Kurts. Danach bewarb er sich am Basel Institut for Immunology, dem damaligen Mekka der europäischen Immunologie. Man teilte ihm dort jedoch bereits beim Bewerbungsgespräch mit, dass man nicht an Kreuzpräsentation glaube und sagte ihm wenige Wochen vor dem geplanten Arbeitsbeginn ab. Wieder einmal war es Zeit für Plan B. “Spätestens seit Basel weiß ich, dass es immer gut ist, eine Alternative parat zu haben.”

So kehrte Kurts zurück an das Universitätsklinikum Hannover, habilitierte dort und machte zusätzlich seinen Facharzt für Innere Medizin. Die klinische Karriere, eine Alternative, “falls das mit der Forschung gar nicht klappt”. Von Nordrhein-Westfalen mit den Mitteln für eine Nachwuchsforschergruppe ausgestattet, ging Kurts dann nach Aachen. Doch die Mäuse, an denen er forschte, starben allesamt an einer Hepatitis-Infektion. Die Arbeit von zwei Jahren war verloren. “Ein herber Rückschlag”, wie er sich erinnert. Gleichzeitig war jedoch Percy Knolle, ein guter Kollege von Kurts, Leiter des Instituts für Molekulare Medizin und Experimentelle Immunologie (IMMEI) in Bonn geworden und hatte damit begonnen, die Immunologie als Forschungsschwerpunkt der medizinischen Fakultät aufzubauen. Knolle etablierte dort eine moderne Department-Forschungsstruktur nach amerikanischem Vorbild, in der die Arbeitsgruppenleiter gleichberechtigt Entscheidungen treffen, und riet ihm, sich auf eine derartige Stelle zu bewerben. Kurts fand dieses innovative Konzept sehr attraktiv, bewarb sich, hielt sich aber auch hier einen zweiten Weg offen: die USA. Er hatte ein Angebot vom La Jolla Institute in Kalifornien und machte dort eine dreimonatige Stippvisite, “um zu sehen, wie die Amerikaner arbeiten, und um zu bleiben, wenn es eine Absage aus Bonn geben sollte”. Doch Bonn wollte ihn haben.

Am IMMEI ist es besonders der direkte Kontakt mit den klinischen Ärzten, die hier Probleme aus dem medizinischen Alltag an die Immunologen herantragen, der ihn inspiriert. “Wir bauen hier Brücken zwischen Klinik und Forschung”, sagt er. In den vergangenen Jahren hat sich deren Tragfähigkeit durch eine ganze Kaskade an Entdeckungen bestätigt. Forscher aus Kurts’ Institut klärten zellbiologische Mechanismen der Kreuzpräsentation auf und entdeckten Hinweise auf eine Rolle des Immunsystems bei der postoperativen Darmlähmung und bei altersabhängiger Makuladegeneration, der häufigsten Ursache für Blindheit im Alter.

Das alles bleib nicht verborgen, und so hatte Kurts alleine im Jahre 2009 drei Angebote für Lehrstühle im In- und Ausland. Um ihn in Bonn halten zu können, spendierte die Landesregierung NRW dem Universitätsklinikum Bonn einen neuen Lehrstuhl „ad personam“. Zudem verzichtete sein Chef Percy Knolle auf einen Teil seines eigenen Instituts, damit beide, inzwischen auch persönlich enge Freunde, gemeinsam als Ko-Direktoren der nun in Institute für Molekulare Medizin und Experimentelle Immunologie umgetauften Einrichtung weiter in Bonn arbeiten können. Derartiger Korpsgeist ist in der konkurrenzgeprägten Welt der Spitzenwissenschaft nicht unbedingt üblich. Das IMMEI gehört inzwischen zu den leistungsstärksten immunologischen Forschungsinstituten überhaupt, obwohl es von der Grundausstattung her eher klein ist. „Wir verbringen einen großen Teil unserer Zeit damit, Anträge für Forschungsgelder zu schreiben; ansonsten hätten wir weniger als 10 statt über 70 Mitarbeiter“ bemerkt Kurts.

Für die Zukunft hat er noch einiges vor, z.B. die molekularen Mechanismen der Kreuzpräsentation so gut aufzuklären, dass man damit gezielt Impfstoffe entwickeln kann. Oder die Beteiligung des Immunsystems bei Epilepsie, Augentumoren, Nierenentzündungen und Narkose-Komplikationen zu klären. “Es gibt noch so unglaublich viel zu tun”, sagt er, der seine Arbeit als Hobby bezeichnet. Nebenher macht er vor allem Entspannendes: Reisen, Lesen, Musik, Laufen. Doch die Forschung ist der Dreh- und Angelpunkt seines Lebens. Und in dieser Hinsicht ist Kurts im Augenblick tatsächlich am richtigen Platz.Dennoch sind die Arbeitsbedingungen für Immunologen in Bonn zurzeit sehr gut. “Wir haben hier in Bonn durch eine gezielte Berufungspolitik, die größtenteils von Prof. Knolle ersonnen wurde, mittlerweile viele international renommierte Immunologen vor Ort”, sagt Kurts. Falls die Immunologie in Bonn es auch noch zum Exzellenzcluster schafft - die Entscheidung fällt im Juni 2012 - dann werde Bonn “ zu einem Zentrum der immunologischen Forschung in Deutschland”.

Zwar sind die Bonner für den gebürtigen “Preußen”, wie er sich selbst bezeichnet, manchmal etwas behäbig. Andererseits hat er die lokalen Eigenheiten durchaus liebgewonnen, etwa die “rheinische Lösung”, bei der durch die großzügige Auslegung von Vorschriften Konflikte “für alle Beteiligten positiv” und pragmatisch entschieden werden. “Mir gefällt es sehr gut hier. Ich hoffe, die politischen, finanziellen und räumlichen Rahmenbedingungen für die Wissenschaftler in Bonn verschlechtern sich nicht”. Und was wenn doch? „Dann wird es wieder Zeit für Plan B“.

www.biotechnologie.de / Christoph Mayerl

"Es gefällt mir schon sehr gut hier, die Lebensqualität ist sehr hoch", sagt die 32-Jährige, die für ihre Arbeit über die Stabilität der DNA vor kurzem mit dem Heinz-Maier-Leibnitz-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) ausgezeichnet wurde.

„Mit dem Preis hatte ich gar nicht gerechnet", sagt Paeschke, die am Biozentrum der Universität Würzburg eine eigene Arbeitsgruppe aufbaut. Dafür wird sie mit dem Emmy-Noether-Programm der DFG mit rund 1,4 Millionen Euro gefördert. Im Zentrum ihrer Forschung steht das menschliche Erbgut, insbesondere viersträngige Strukturen, die G-Quadruplex-Strukturen genannt werden. Es wird vermutet, dass diese Strukturen für die Stabilität der DNA an den Enden der Chromosomen, den Telomeren, verantwortlich sind. Wenn das Erbgut instabil wird, kann das verheerende Folgen für die Zelle und den Gesamtorganismus haben. Paeschke untersucht in diesem Zusammenhang unter anderem die Rolle des Enzyms Telomerase, das besonders in Krebszellen sehr aktiv ist. Insbesondere will Paeschke die Interaktion von G-Quadruplex-Strukturen mit Proteinen wie Telomerase zeigen.

„Langweilig wird es wirklich nicht", sagt sie und lacht. Woher die Energie für all das kommt? „Der Wissensdurst ist es, der mich jeden Tag ins Labor zieht und einen Versuch auch zum zehnten Mal machen lässt, wenn es sein muss." Schon als Kind hat die 1979 geborene Paeschke gerne gebastelt und „geforscht", wie sie erzählt. Und dann war da noch der Keller des Großvaters. Der war Chemiker bei Henkel und hat das Interesse an den Naturwissenschaften gefördert. „Richtig Blut geleckt habe ich dann im Biochemie-Studium“, sagt Paeschke. Nach dem Grundstudium der Biologie an der Universität Bonn wechselte sie in die Biochemie an die Universität Witten/Herdecke und promovierte dort am Institut für Zellbiologie.Obwohl sie noch jung ist, gilt Paeschke als eine der Experten auf dem Gebiet der G-Quadruplex-Strukturen. Die Biochemikerin machte diese Strukturen zum Thema ihrer Promotion. Veröffentlichungen aus ihrer im Jahr 2006 entstandenen Dissertation sind vielzitiert und die DFG-Juroren bezeichnen die Arbeit als "Meilenstein" auf diesem Gebiet. Seitdem ist die Forscherin wenig zur Ruhe gekommen. Einen Monat nach der Promotion ging es bereits in die USA, an das Institut für Molekularbiologie der Princeton University. Dort widmete sich Paeschke der Bedeutung von G-Quadruplex-Strukturen für die eukaryotische DNA-Replikation am Modellorganismus Bäckerhefe. Mit der eigenen Gruppe in Würzburg plant sie nun, das in der Hefe gewonnene Wissen auf den Menschen zu übertragen und in einen krankheitsrelevanten Zusammenhang zu bringen.

In Würzburg ist sie erst seit Februar 2012. Zu kurz, um schon einmal eines ihrer Lieblingshobbys ausprobiert zu haben. Paeschke ruderte lange Zeit auf Vereinsebene und vielleicht war der Main ja einer der Gründe, nach Würzburg zu wechseln. Die Stadt und die Umgebung gefallen der sportlichen Frau aber auch sonst sehr gut. Mit ihrem Mann war sie schon wandern und hat mit dem Fahrrad die Hügel Unterfrankens erkundet. Stefan Juranek ist zusammen mit seiner Frau nach Würzburg gewechselt und war zuvor in der Gruppe von Thomas Tuschl am Howard Hughes Medical Institute der Rockefeller University, wo er nicht-kodierende RNA-Moleküle und RNA-bindende Proteine untersuchte.

Paeschke ist mit ihrer Entscheidung nach Deutschland zurückzukehren bisher zufrieden, auch wenn einige Dinge hier anders sind als in den USA. „Dort sind viele Sachen schneller und einfacher organisiert, hier ist mehr Vorbereitung notwendig", sagt die Forscherin. „Allerdings gefällt es mir, dass hier Studenten früher in Großpraktika eingebunden werden und damit schneller Kontakt zu den Labormitarbeitern und -leitern erhalten.“ Und nicht zuletzt ist es die Lebensqualität, mit der Würzburg punktet. „Hier genießen die Menschen die Sonne in den Cafes, und man kann sich auch einmal auf ein Glas Wein treffen, ohne über die Arbeit zu sprechen. In den USA ist das schwieriger."

Arbeiten wird Paeschke trotzdem viel. Denn sie hat ein großes Ziel: „In den nächsten fünf bis zehn Jahren will ich mehr über die Funktion der G-Quadruplex-Strukturen herausfinden. Ich könnte mich aber auch gut mein ganzes Leben damit beschäftigen. Spannend genug ist es auf jeden Fall." Im Augenblick fließt viel Energie in den Aufbau der eigenen Gruppe. Eine Postdoc-Stelle ist noch zu besetzen. „Es wäre schön, wenn es mir gelingt, mehr Forscher zu motivieren, in die Arbeit an den G-Quadruplex-Molekülen einzusteigen."

www.biotechnologie.de / Christoph Mayerl

Im Zentrum beider Forschungsarbeiten stehen die Ständerpilze, die am höchsten entwickelten Pilze überhaupt. Fast jeder dürfte mit den Basidiomyceten, so ihr wissenschaftlicher Name, schon einmal zu tun gehabt haben. "Die meisten Speisepilze gehören zu den Ständerpilzen", sagt Zorn. "Uns geht es im Moment darum, komplexe Aromengemische durch neue Fermentationsverfahren herzustellen" so der Lebensmittelchemiker. Die Pilze sollen dabei praktisch als Minifabriken dienen. Bisher verlässt sich die Industrie vor allem auf Hefen oder Bakterien, um solche Gemische herzustellen. Doch gegenüber den Einzellern bieten die Pilze viele Vorteile: "Bei der Aromabildung können Speisepilze wesentlich mehr leisten als beispielsweise Milchsäurebakterien oder Bäckerhefe.", so Zorn. "Man kann beispielsweise Bierwürze hernehmen und als Substrat für einen Basidiomyceten hernehmen, um damit spannende Aromen zu generieren." Am Ende steht dann das Pilz-Pils.

So spannend wie die Aromaforschung ist, macht sie doch nur den kleineren Teil von Zorns Arbeit aus. Mehr als die Hälfte der Zeit forscht Zorns Team an neuen Enzymen für die Lebensmittelbranche und die Biotech-Industrie. Mit Unterstützung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) arbeitet er beispielsweise daran, optimale Enzymcocktails für die Herstellung von Biosprit zu finden. Der 44-Jährige ist davon überzeugt, dass die Ständerpilze auch hier gute Dienste leisten: "Basidiomyceten sind die einzigen Organismen, die effizient Lignin abbauen können." Lignin ist ein zähes Material. In den Landpflanzen wird Lignin in die Zellwände eingelagert und sorgt dort für eine hohe Stabilität. Etwa 20 % bis 30 % der Trockenmasse verholzter Pflanzen bestehen aus Ligninen, damit sind sie neben der Cellulose und dem Chitin die häufigsten organischen Verbindungen der Erde. In der Industrie wird das Molekül bisher jedoch kaum genutzt. Es gibt erste Ansätze, es als Rohstoff für Bioplastik zu nutzen. Wie bei der Cellulose verhinderten Probleme bei der Verarbeitung bisher aber den großen Durchbruch bei der stofflichen Nutzung.

"In der Lebensmittelchemie bin ich zu Hause"

Gerade in den vergangenen Jahren ist daher eine andere Verwendung immer stärker in den Fokus der Forschung gerückt: Lignocellulose als Rohstoff für Biokraftstoffe. In Gießen konzentrieren sich die Forscher auf die Suche nach Enzymen, die die Lignocellulose-haltigen Zellwände knacken und die großen Polymere in einzelne Bausteine zerlegen. Die Chancen, ausgerechnet bei den Ständerpilzen fündig zu werden, stehen nicht schlecht, glaubt Zorn. "Basidiomyceten machen viele Dinge anders als andere Mikroorganismen." Von der Größe des Erbguts her ähneln die Pilze schon kleinen Pflanzen. "Das heißt, sie sind deutlich diverser als Mikroorganismen", so Zorn. Das hat inzwischen offenbar auch die Industrie erkannt. So sucht inzwischen auch das Chemieunternehmen Süd-Chemie AG gemeinsam mit Zorn in den Pilzen nach Enzymen, die Lignocellulose aufspalten. Mit Hilfe des BMBF baut die Firma gerade in der Nähe von München an einer Demonstrationsanlage, in der aus Stroh Bioethanol hergestellt wird - der dann als Kraftstoff dem Benzin beigemengt werden könnte. Eines Tages könnten die Pilzenzyme also auch in solchen Industrieanlagen eingesetzt werden. Gegenüber Mikroorganismen bieten die Pilzenzyme aber noch einen weiteren Vorteil: Sie sind sehr viel robuster: "Einzelne Enzyme halten Drücke von 10.000 Bar aus, ohne sich in ihrer räumlichen Struktur zu verändern."

Auch wenn der Pilzexperte Zorn mit seinen Arbeiten inzwischen teilweise im Bereich der industriellen Biotechnologie angekommen ist, hängt sein Herz doch an der Lebensmittelchemie. "In der Lebensmittelchemie bin ich zu Hause. Das habe ich gelernt - von der Pieke auf." An der Universität Gießen leitet er das einzige Institut für Lebensmittelchemie in Hessen. Die hier ausgebildeten Lebensmittelchemiker - etwa 20 pro Jahr - arbeiten dann später beispielsweise bei der staatlichen Lebensmittelüberwachung. "Der Verbraucherschutz ist eine ganz wichtige Aufgabe", so Zorn.

Lebensmittelchemie steckt im täglichen Leben

Kurz vorm Abitur hätte Zorn sich auch noch für ein Studium der "klassischen" Chemie entscheiden können. Nach dem Besuch einer Chemiefabrik fiel dann aber doch die Entscheidung zugunsten der Lebensmittelchemie. "Das Schöne ist, dass die Lebensmittelchemie im täglichen Leben steckt", erklärt der Forscher seine Entscheidung. "Warum riechen bestimmte Dinge gut? Warum schmecken einige Lebensmittel besonders intensiv? All das sind spannende Phänomene." Seit seiner Staatsprüfung zum Lebensmittelchemiker 1998 fahndet Zorn nun nach den Antworten auf diese Fragen: zunächst als Wissenschaftlicher Assistent an der Universität Hannover, nach einem kurzen Auslandsaufenthalt an der größten öffentliche Forschungseinrichtung Spaniens, dem Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) in Madrid, dann ab 2006 als Arbeitsgruppenleiter für Technische Biochemie an der Universität Dortmund. Zwei Jahre später wechselt er schließlich nach Gießen.

Bereut hat er seine Entscheidungen bis heute nicht. Im Gegenteil: "Ich habe den schönsten Beruf, den man sich vorstellen kann." Auch in Gießen fühlt sich Familie Zorn richtig wohl. Daran hat auch die Uni ihren Anteil. Kurz nach dem Wechsel von Dortmund nach Gießen half sie bei der Suche nach einer Arbeitsstelle für Zorns Ehefrau - auch sie promovierte Lebensmittelchemikerin. Sie arbeitet inzwischen in der staatlichen Lebensmittelüberwachung. Die Faszination für die Naturhaben liegt dabei offenbar in den Genen. Bei den beiden Söhnen stehen am Wochenende zwei Ausflugsziele besonders hoch im Kurs: Der Opel-Zoo in Kronberg im Taunus und das Senckenberg-Museum in Frankfurt am Main. Was die beiden Jungs ins Museum treibt? "Die Dino-Skelette dort sind im Moment der absolute Renner."

www.biotechnologie.de / Bernd Kaltwaßer

Am Deutschen Zentrum für Neuroregenerative Erkrankungen (DZNE) hat er seit September 2011 eine Heisenberg-Professur angetreten. Am DZNE-Standort München erforscht er die Ursachen des Gehirnleidens.

Nach der Schule studierte der 1971 in Passau geborene Arzt zunächst Physik, entdeckte jedoch nach zwei Semestern die Humanmedizin für sich und entschied sich schließlich ganz für einen medizinischen Werdegang. Mit einem Stipendium der Deutschen Forschungsgemeinschaft in der Tasche unterbrach er nach dem Studium seine Facharztausbildung und ging an das Hôpital de la Salpêtrière in Paris. Dort prägte ihn vor allem die interdisziplinäre Forschungsweise. „Es stand nicht die Methode, sondern die Erforschung einer Krankheit mit allen Mitteln im Zentrum“, sagt Höglinger.

Eine tropische Frucht als Krankheitsursache

Die Herangehensweise hat er bis heute beibehalten: Auch an seiner aktuellen Stelle am DZNE in München schätzt er die breite Methodenpalette und will sich nicht auf eine Forschungsart beschränken. Durch unterschiedliche Methoden wie genetische und epidemiologische Untersuchungen, Zellkulturen, Tiermodelle, bildgebende Verfahren und klinische Studien könne umfassender und zielgerichteter geforscht werden, sagt er. Nach seiner Promotion übernahm er 2004 die Leitung einer eigenen Arbeitsgruppe an der Neurologischen Klinik der Philipps Universität Marburg. Dort absolvierte er auch seine Ausbildung zum Facharzt für Neurologie und arbeitete anschließend als leitender Oberarzt an der Neurologischen Klinik der Philipps Universität Marburg. Sein Fachgebiet: Die Parkinson-Krankheit.

Bis heute sind die Ursachen der Krankheit nicht geklärt, drei Viertel der 400 000 Patienten in Deutschland leiden an einer Parkinson-Form ohne erkennbare äußere oder genetische Ursache. Bekannt ist nur das Krankheitsbild: An den Nervenzellen bilden sich Proteinverklumpungen, die die betroffenen Zellen zerstören. „Es gibt zwei große Gruppen von Parkinson-Krankheitssymptomen“, erklärt Höglinger. „Bei der einen sammelt sich das Protein Alpha-Synuclein an, bei der anderen das Tau-Protein. Was aber die Entstehung dieser Proteinaggregate genau auslöst, ist bisher nicht bekannt, und genau danach suchen wir.“

Eine Ursache konnte er in seiner Forschung bereits identifizieren: Höglinger habilitierte über natürliche Umweltfaktoren als Auslöser von atypischen Parkinson-Syndromen auf der Karibikinsel Guadeloupe. Dort fand er heraus, dass die Graviola-Frucht, die von den Einheimischen gerne und häufig verzehrt wird, ein Parkinson Syndrom auslösen kann. „Die leider sehr leckere Frucht enthält ein Gift, das den Energiestoffwechsel in den Zellen stört“, erklärt der Forscher. Durch diese Entdeckung konnte er zeigen, dass bei der Progressiven Supranukleären Blickparese (PSP), einem besonders schwer verlaufenden Parkinson-Syndrom, der Energieverbrauch im Gehirn des Patienten verringert ist und dass man dieses Defizit durch eine bestimmte Behandlung verbessern kann.

Aktuell arbeitet Höglingers Team an einem breiten Spektrum an Projekten, wie zum Beispiel einer deutsch-amerikanischen Studie, die den Zusammenhang von Nikotin und Parkinson untersucht. „Es gibt klare Hinweise, dass Raucher weniger an Parkinson erkranken“, erklärt Günter Höglinger. „Wenn Nikotin tatsächlich eine schützende Wirkung hat, könnte man eventuell per Nikotin-Pflaster den Krankheitsverlauf verzögern.“

Trotz der Forschung ist Höglinger Arzt geblieben – und immer noch Feuer und Flamme für seinen Beruf. Ein Viertel seiner Arbeitszeit verbringt er als Oberarzt an der Neurologischen Klinik der Technischen Universität München. Seine Aufgabe dort ist es, die Forschungsergebnisse in die Praxis zu übersetzen. „Anders als in der reinen Grundlagenforschung im Labor erlaubt mir diese Stelle, Patienten zu sehen, deren Probleme zu erkennen und an der Entwicklung neuer Therapien beteiligt zu sein“, sagt Höglinger. Dass er seinerzeit die Physik aufgegeben hat, bedauert er nicht. „Die Physik ist eine hochinteressante Wissenschaft, aber in der Medizin wusste ich von Anfang an, wofür ich studierte: um Menschen zu helfen“, begründet er. „Das ist eine sehr starke Motivation.“

www.biotechnologie.de / Fabienne Hurst

Aber auch andere Arten der Stromerzeugung haben es dem Freiburger Chemieingenieur angetan. In einem anderen Forschungsprojekt tüftelt er an Verfahren, wie Kläranlagen mit bakterieller Unterstützung aus Abwasser ihren eigenen Strom gewinnen können.

Dass er einmal in der Grundlagenforschung landen würde, hätte Sven Kerzenmacher zu Beginn seines Studiums nicht gedacht. In Offenburg schrieb er sich für Verfahrens- und Umwelttechnik ein, er wollte nah an die Anwendung. Doch schon bald erlag er dem Zauber der Brennstoffzelle. Schon in seiner Diplomarbeit am Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme in Freiburg beschäftigte er sich mit den alternativen Energiequellen, nach einem Masterabschluss promovierte er 2002 schließlich an der University of Texas im US-amerikanischen Austin zu neuartigen Materialien, die Hochtemperatur-Brennstoffzellen ermöglichen.“ In Austin habe er sich sehr wohl gefühlt, sagt er, vor allem hätte ihn die Liberalität der Stadt positiv überrascht.

Blutzucker als Kraftstoff

Jetzt leitet Kerzenmacher, gar nicht weit von seinem Geburtsort im Breisgau entfernt, am Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) der Universität Freiburg eine Arbeitsgruppe, die sich mit zwei sehr unterschiedlichen Arten von Biobrennstoffzellen befasst. Bei der einen geht es darum, aus Blutzucker Strom zu gewinnen. Damit könnten etwa Herzschrittmacher betrieben werden. Das Prinzip ist ähnlich wie bei einer Batterie: es gibt zwei Elektroden, die wegen der Verträglichkeit aus Platin bestehen. An der Anode gibt die im Körpergewebe gelöste Glukose Elektronen ab. Diese werden als elektrischer Strom durch den Herzschrittmacher geleitet und an Kathode an den Sauerstoff in der Gewebeflüssigkeit abgegeben.

Vision der implantierbaren Glukosebrennstoffzelle als Beschichtung auf dem Herzschrittmachergehäuse. Eine Brennstoffzelle wandelt chemisch gebundene Energie in elektrische Energie um.Quelle: Bernd MüllerMit künstlichen Glukoselösungen funktioniert das auch sehr gut, so Kerzenmacher. Kopfzerbrechen bereiten ihm derzeit allerdings die Aminosäuren, die ebenfalls in Blut und Gewebeflüssigkeit vorhanden sind. „Die Aminosäuremoleküle sind ähnlich groß wie die Blutzuckermoleküle, das heißt wir können sie nicht herausfiltern. Sie setzen die Anode zu und verhindern so, dass Glukose Elektronen abgeben kann.“ Das zu unterbinden, sei gerade die größte Herausforderung. Ist die gemeistert, dann müssen Lebensdauer und Biokompatibilität der Glukosebrennstoffzellen getestet werden. „Die sollen ja lebenslang im Organismus bleiben, und dort müssen sie einwandfrei funktionieren und dürfen keine schädlichen Reaktionen hervorrufen.“ Ein Langzeitforschungsprojekt also, meint Kerzenmacher. „Bis solche Systeme tatsächlich einsatzfähig sind, werden wohl noch zehn, zwanzig Jahre vergehen.“

Bakterien als Konkurrenz für Stromriesen?

Bei seinem anderen Forschungsschwerpunkt, der Stromgewinnung aus Abwasser mit mikrobiellen Brennstoffzellen, sieht das anders aus. Hier gibt es mittlerweile schon erste Pilotanlagen, unter anderem in Australien. Kerzenmachers  Arbeitsgruppe entwickelt neue Materialien und Konzepte, um diese Bio-Brennstoffzellen effizienter, langlebiger und kostengünstiger zu machen. Das Prinzip ist bestechend einfach: „Wir verwenden Bakterien mit einer Besonderheit im Stoffwechsel: Sie ernähren sich von Inhaltsstoffen aus dem Abwasser und setzen dabei Elektronen frei, die sie normalerweise auf Sauerstoff übertragen.“ Diese Bakterien werden auf Graphitanoden angesiedelt und geben nun ihre Elektronen an diese ab. An der Kathode nimmt wie bei der Körper-Brensstoffzelle der Umgebungssauerstoff die Elektronen auf. Eine Stadt könne man mit der so gewonnenen Strommenge nicht versorgen, erläutert Kerzenmacher, aber die Kläranlage könnte so durchaus ihren eigenen Strombedarf decken. „Und das macht einiges aus, denn so eine Kläranlage hat normalerweise eine enorme Stromrechnung.“

Seine Freizeit verbringt er am liebsten in der Natur, beim Segeln oder auf dem Mountainbike. Aber auch die Kulturszene von Freiburg hat es ihm sehr angetan, vor allem die kleinen Klubs mit ihrem Angebot an Jazz und Alternative Music. „Hier treten mittlerweile unglaublich viele noch relativ unbekannte Bands auf, und das mochte ich schon immer sehr gerne, Neues kennenzulernen.“ Ob in der Musik oder anderswo.An seiner Arbeit mag Kerzenmacher vor allem die Interdisziplinarität. Er selbst ist Chemieingenieur, andere Kollegen wiederum sind Physiker, Biologen, Chemiker, Biotechnologen. „Dabei ist es nicht immer ganz einfach, eine gemeinsame Sprache zu finden, aber wir lernen sehr viel voneinander. Ein solches Projekt wie die mikrobielle Brennstoffzelle beispielsweise kann keine Disziplin allein entwickeln.“

André Fischer ist Experte für die neurodegenerative Erkrankung Alzheimer. Vom US-amerikanischen Massachusetts Institute for Technology wechselte er 2007 nach Niedersachsen, wo er heute am Göttinger Standort des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) arbeitet. Das DZNE ist eines der sechs Deutschen Zentren für Gesundheitsforschung, die vom BMBF initiiert wurden. Fischer ergründet die Mechansimen der Gedächtnisleistung anhand von Mäusen. 


"Eine mikro-RNA reguliert die Produktion von schätzungsweise 300-400 Proteinen. Wir sehen diese Molekülklasse als eine Art Schalter, um die Zellen koordiniert von einem Zustand in einen anderen zu bringen", sagt Fischer. In Maus-Modellen der Alzheimer-Erkrankung, so zeigten die Forscher im EMBO Journal (Online-Veröffentlichung, September 2011), liegt zu viel der micro-RNA "miRNA 34c" vor, während eine Herabsenkung der RNA die Lernfähigkeit der Mäuse wieder steigern kann. Fischer arbeitete mit früheren Kollegen aus dem European Neuroscience Institute Göttingen zusammen, aber auch mit Forschern des DZNE-Standorts München sowie aus der Schweiz, den USA und Brasilien."Wir vermuten, dass Mikro-RNA 34c gebraucht wird, um viele Genprodukte, die beim Lernen eingeschaltet werden, wieder abzuschalten", so Fischer.

Zu viel miRNA 34c würde dann zu einer Lernblockade führen – und genau dies zeigte sich in Experimenten. Wird der miRNA 34c-Pegel in normalen Mäusen künstlich angehoben, führt dies zu Gedächtnisstörungen bei den Tieren. Zum anderen, so zeigten Fischer und seine Kollegen, lässt sich durch ein Herabsetzen des miRNA 34c-Pegels die Lernfähigkeit in den Mausmodellen der Alzheimer-Erkrankung und in alten Mäusen wieder normalisieren. "Neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer gehen mit vielen Faktoren einher. Wir hoffen, mit miRNA 34c einen der wichtigen Vermittler der Pathogenese getroffen zu haben", sagt Fischer, "Micro-RNA 34c wäre damit ein guter Kandidat für die Entwicklung von Medikamenten gegen Alzheimer".

Als Andre Fischer 2007 aus den USA nach Deutschland zurückkam, hatte der damals 33-jährige Alzheimer-Experte schon für Aufsehen in der Fachwelt gesorgt. Ihm war es gelungen, einen epigenetischen Mechanismus für die positive Wirkung von Gehirnjogging zu identifizieren und ihn bei Mäusen gezielt zu aktivieren. Bald nach der Ankunft wurde er dafür mit dem European Young Investigator Award (EURYI) ausgezeichnet, der ihm 5 Millionen Euro für den Ausbau seiner Arbeitsgruppe bescherte.

Dem Gehirnjogging auf der Spur

Als Leiter der Nachwuchsforschergruppe für "Alterungsprozesse und Kognitive Erkrankungen" am European Institute for Neuroscience (ENI) konnte Fischer an Mäusen zeigen, dass bereits verlorene Erinnerungen wieder zugänglich werden, wenn man den Tieren die Möglichkeit der geistigen und körperlichen Betätigung gibt – sie also kurz gesagt „Gehirnjogging“ machen lässt. Fischer beschrieb im Fachblatt Nature  (Vol. 447, P. 178-82), dass hier die Epigenetik und der mit ihr verknüpfte Prozess der Histon-Acetylierung verantwortlich ist. Offenbar werden viele Gene, die für neuronale Funktionen wichtig sind, durch Histon-Acetylierung aktivieren. Histone sind eine Stützstruktur für das Erbgut. Bei einer Acetylierung werden wiederum an diese Histone Essigsäurereste angehängt und dieser Mechanismus hat offenbar eine Auswirkung auf die Genaktivität. Ein Enzym namens Histondeacetylase (HDAC) hebt diese aktivierende Wirkung wieder auf, beobachtete Fischer. Die Injektion von Substanzen, die HDAC blockieren, hat in der Maus offenbar die gleiche Wirkung wie „Gehirnjogging“. „Mit unserem Ansatz hat man eventuell erstmals wirklich etwas in der Hand“ hoffte Fischer noch 2007. Aus den klinischen Studien, die ermit zwei bereits auf dem Markt befindlichen HDAC-Blockern plante, ist allerdings nicht geworden.

Rückkehr nach Deutschland positiv bewertet

Seine Rückkehr nach Deutschland bedauert der Ehemann und Vater nicht. Als er 2003 als Postdoc von Göttingen nach Harvard ging, „gab es noch keine Perspektive hier. Es gab keine Nachwuchsförderung in dem Sinne. Das hat sich jetzt aber geändert“, erzählt Fischer. Das Angebot, am Pilotprojekt ENI in Göttingen zu arbeiten, war ein wichtiger Anreiz. „Die Arbeitsbedingungen sind mit Harvard vergleichbar, und es gab keinen Professor, der uns sagt, was wir machen sollen“. Für ihn ist es auch eine politische Entscheidung: „Ich finde es einfach unfair, wenn die besten nach Amerika gehen und bleiben, und Deutschland blutet aus.“ Trotzdem war es eine „einigermaßen schwierige Entscheidung“ erinnert sich Fischer. Familiäre Gründe, z.B. in Form einer sechsjährigen Tochter, hat es auch, dass für „irgendwelche Hobbies“ wie Klavier- oder Gitarrespielen, eigentlich nicht mehr viel Zeit bleibt. Forschung und Familie weiß Fischer aber durchaus zu verbinden: „Als Kleinkind war meine Tochter auf jeder SfN (Society for Neuroscience)-Konferenz dabei, die stattfand“, erzählt er stolz.




biotechnologie.de / Miriam Ruhenstroth & Christoph Mayerl