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Gut Vernetzt

Wissenschaftlicher Nachwuchs aktiv

Gute Kontakte sind in der Wissenschaft ein entscheidender Faktor, um mit der eigenen Karriere weiter voran zu kommen. Mit einem Doktoranden-Retreat und einer Kommunikationsplattform hat der Exzellenzcluster seinen Doktorandinnen und Doktoranden gute Voraussetzungen für den Ausbau von Netzwerken geschaffen. Zwei Beispiele von abgeschlossenen Promotionen im Exzellenzcluster zeigen, wohin die Reise gehen kann. Woran der wissenschaftliche Nachwuchs im Exzellenzcluster zurzeit arbeitet, zeigen fünf Bespiele von Promotionen.

Gelungener Auftakt zur Vernetzung

40 Teilnehmerinnen und Teilnehmer präsentierten sich und ihre Themen im Februar 2011 in Dersau in Fachvorträgen, die anschließend von der Gruppe bewertet und prämiert wurden. Die beiden Preise für die besten Vorträge gingen an Carlo Alberto Boano vom Institut für T echnische Informatik, Universität zu Lübeck, für die Vorstellung seines Projekts „Body Sensor Networks as a Robust Tool for Medical Research“ und Laura Mellado Ranea, Klinik für Dermatologie, Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Campus Lübeck, für „Identification of the CIA27 Quantitative Trait Gene“. Am zweiten Tag des Retreats wurden die Soft-Skills der Doktorandinnen und Doktoranden geschult. In spielerischen Situationen gaben externe Trainer ihnen Tipps, wie sie sich selbst besser präsentieren können. Die jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Exzellenzcluster haben die beiden gemeinsamen Tage wesentlich zur Vernetzung untereinander genutzt und positiv bewertet. Eine Wiederholung des Doktoranden- Retreats ist für 2012 geplant.

Neues Projekt: Kommunikationsplattform

In Kooperation mit der Muthesius Kunsthochschule in Kiel wurde eine interaktive Plattform gestartet. Professor Frank Jakob, Muthesius Kunsthochschule, erarbeitete mit seinen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern ein digitales, interaktives Konzept, wie Doktorandinnen und Doktoranden untereinander Informationen austauschen und sich auch über die fachlichen und geografischen Grenzen hinweg mit dem Exzellenzcluster identifizieren können.

„Begonnen haben wir mit einem intensiven Co- Design Workshop mit 17 Cluster-Doktorandinnen und -Doktoranden. Zudem haben wir einen gemeinsamen Workspace im Projekt-Intranet der Muthesius Kunsthochschule eingerichtet, über welchen wir uns weiter austauschen“, erläutert Jakob. Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer begeisterten sich für das Projekt und engagierten sich auch über den Workshop hinaus in der Weiterentwicklung des Projektes. In einem weiteren Schritt wurde das Design der Benutzeroberfläche der Plattform gestaltet und ein erster Prototyp für die Evaluation der Projektidee programmiert.


Dr. Tobias Balschun
hat von September 2006 bis Dezember 2010 in der Abteilung Genetik am Institut für Klinische Molekularbiologie, Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Campus Kiel, promoviert.

Tobias Balschun

Erste Station im wissenschaftlichen Werdegang erfolgreich genommen

Genomweite Analysen sind heutzutage ein Standardwerkzeug zur Ermittlung genetischer Krankheitsrisiken. Doch als Dr. Tobias Balschun im September 2006 mit seiner Doktorarbeit im Exzellenzcluster begonnen hat, steckten genomweite Analysemethoden noch in den Anfängen.

Im Rahmen seiner Arbeit, die er Ende 2010 abgeschlossen hat, suchte der ehemalige Clusterdoktorand mittels genomweiter Assoziationsstudien nach genetischen Risikofaktoren für Colitis ulcerosa. „Die Doktorarbeit ging parallel mit der Entwicklung der SNP-Array Technik einher“, erklärt Balschun. „Der von uns verwendete Array war der erste, mit dem man das gesamte Genom in solcher Auflösung (500k – 1000k genetische Marker) analysieren konnte.“ In DNA-Proben von Patientinnen und Patienten mit chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen und gesunden Kontrollen hat er mittels SNP-Arrays (Single Nucleotide Polymorphism-Arrays) nach kleinen Veränderungen in der Genomsequenz gesucht. Treten diese bei Proben von Erkrankten in bestimmten Bereichen in von den Kontrollen abweichender Frequenz auf, liefert dies Hinweise darauf, dass es Bereiche auf der DNA sind, die mit der Krankheit in Verbindung stehen. „SNPs sind allerdings meist nur mit der biologischen Krankheitsursache gekoppelt, sie sind oft nicht die Verursacher des Signals“, so Balschun. Daher müssen die in solchen genomweiten Assoziationsstudien identifizierten Kandidatenregionen nach der Auswertung experimentell weiter untersucht werden.

Im Anschluss an seine Promotion blieb Balschun in der Arbeitsgruppe Genetik (Leitung: Professor Andre Franke) und leitet mittlerweilen die Genotypisierungsplattform am Institut. Führende Forschungsgruppen auf dem Gebiet der chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen haben sich weltweit zum International Inflammatory Bowel Disease Genetics Consortium (IIBDGC) zusammengeschlossen und arbeiten Hand in Hand. “Wir erbringen im Rahmen des Konsortiums einen Hauptteil der Genotypisierungsleistung in Europa. “Zurzeit sind für Morbus Crohn und Colitis ulcerosa über 100 Kandidatengene beschrieben, einige davon als Ergebnis dieser Promotion im Cluster.

Promotion erfolgreich abgeschlossen

Auch Dr. Misa Hirose hat ihre Promotion im Exzellenzcluster bereits im Juni 2011 erfolgreich abgeschlossen. In ihrer Doktorarbeit (Leitung: Professor Ralf Ludwig), die sie drei Jahre zuvor begonnen hat, hat sie die Ursachen von bullöser Pemphigoid (BP), einer blasenbildenden Autoimmundermatose, untersucht. Die Behandlung der Hautkrankheit, von der eher ältere Menschen betroffen sind, beschränkt sich bis jetzt auf Cortikosteroide, wie Cortison. Da es bis dahin keine zufriedenstellenden Modelle zur Untersuchung der Erkrankung gab, sollte die Doktorandin in ihrer Arbeit ein experimentelles Modell zur Erforschung der Erkrankung entwickeln. Durch Immunisierung mit einem Fragment eines Antigens sollte in erwachsenen Mäusen eine BP ausgelöst werden. „Wir waren schließlich mit der Strategie erfolgreich und konnten die Immunantwort gegen das Autoantigen ausschalten, so dass die Mäuse das klinische Erscheinungsbild der BP bekommen“, erklärt Hirose. „Mit dem neuen Modell kann jetzt die Entstehung der Hautkrankheit BP besser untersucht und neue Behandlungsansätze gefunden werden.“ Die Daten ihrer Dissertation hat die Doktorandin in der Fachzeitschrift The Journal of Immunology veröffentlicht (J Immunol. 2011, 187(3):1176-83).

Misa Hirose


Dr. Misa Hirose
hat von Juni 2008 bis Juni 2011 in der Klinik für Dermatologie, Allergologie und Venerologie, Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Campus Lübeck, promoviert.

Auch der nächste Schritt ihrer wissenschaftlichen Laufbahn ist bereits getan. Hirose ist am Institut für Dermatologie geblieben, hat aber das Arbeitsfeld gewechselt. Sie will jetzt herausfinden, welche Rolle das Genom der Mitochondrien bei Prozessen des Alterns spielt, da bekannt ist, dass Mutationen in der mitochondrialen DNA Einfluss auf Alterungsprozesse haben. Auch die Rolle bei der Immunantwort und bei blasenbildenden Autoimmundermatosen will sie in Kooperation mit anderen Arbeitsgruppen des Exzellenzclusters am Forschungszentrum Borstel und an der Universität zu Lübeck untersuchen.


Lars Lunding
ist seit April 2010 in der Sektion Experimentelle Pneumologie am Forschungszentrum Borstel mit einem Cluster-Stipendium als Doktorand beschäftigt. Zuvor hat er an der Universität Hamburg Biologie studiert.

Lars Lunding

Lungenerkrankung erforschen

Asthma ist eine chronisch entzündliche Erkrankung der Atemwege. Die gängige Therapie ist die Gabe von Corticosteroiden über Inhalatoren. Dennoch kann es auch trotz der Behandlung zu einer Verschlechterung des Krankheitsbildes, einer sogenannten Exazerbation, kommen. Lars Lunding untersucht in seiner Doktorarbeit in der Arbeitsgruppe Experimentelle Pneumologie (Leiter: Professor Heinz Fehrenbach) die molekularen Mechanismen, die beim Asthma zu einer solchen Exazerbation führen. Für seine Untersuchungen nutzt der Doktorand verschiedene Asthmamodelle in der Maus. Mittlerweile ist bereits bekannt, dass sich das Krankheitsbild nach einer viralen oder bakteriellen Infektion verschlechtert. „Wir haben jetzt herausgefunden, dass bei einer virusbedingten Exazerbation einem bestimmten Rezeptor in der Zelle maßgebliche Bedeutung zukommt, dem TLR3 (toll-like receptor 3)“, so Lunding. Die toll-like Rezeptoren erkennen charakteristische Strukturen auf Krankheitserregern und steuern die Abwehr des angeborenen Immunsystems. Liganden am Erbgut der Viren binden an TLR3 und aktivieren den Rezeptor. Wie diese Erkenntnisse für die Behandlung von Patientinnen und Patienten mit Asthma genutzt werden können, müssen weitere Untersuchungen erst noch zeigen.

Die Welt der Mikrobiota

Es ist längst bekannt, dass Bakterien einen entscheidenden Einfluss auf den Darm haben. Aber kontrollieren sie auch die Haut? Dieser Fragestellung geht Girish Srinivas in seiner Doktorarbeit nach. Er bearbeitet das Thema interdisziplinär sowohl in der Arbeitsgruppe Evolutionäre Genomik (Leitung: Professor John Baines) am Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön als auch in der Klinik für Dermatologie, Allergologie und Venerologie, UKSH, Campus Lübeck. Mit Hilfe eines Mausmodells untersucht er die Interaktion der Bakterien auf der Haut mit genetischen Faktoren des Wirtes und versucht herauszufinden, welchen Einfluss die Hautflora auf die Entstehung blasenbildender Autoimmundermatosen, wie Epidermolysis bullosa acquisata, EBA, hat. Dafür isoliert der Doktorand die mikrobielle DNA von Mäusen mit EBA und vergleicht sie mit der DNA von gesunden Kontrolltieren. Über einen bestimmten Marker, die 16S rRNA, kann er die Zusammensetzung der verschiedenen Bakterien auf der Haut der Mäuse bestimmen und voneinander unterscheiden. „Wir konnten deutlich einen Einfluss genetischer Faktoren auf die Zusammensetzung der Mikrobiota der Haut sehen. Außerdem haben wir festgestellt, dass sich die Zusammensetzung der Bakterien auf der Haut im Krankheitsverlauf ändert“, so der Doktorand. Im nächsten Schritt soll nun untersucht werden, welche Gene die Zusammensetzung der Bakterien verändern.


Girish Srinivas
hat seinen Master of Life Science Informatics an der Universität Bonn und RWTH Aachen gemacht. Seit März 2010 ist er mit einem Cluster- Stipendium als Doktorand in der Arbeitsgruppe Evolutionäre Genomik am Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie, Plön und der Klinik für Dermatologie, Allergologie und Venerologie, UKSH, Campus Lübeck, tätig.

Girish Srinivas

Diäten beeinflussen Autoimmunität

Autoimmunerkrankungen treten in den Industrieländern immer häufiger auf. Daran sind nicht nur genetische Faktoren beteiligt, sondern auch der Einfluss von Umweltfaktoren, wie Infektionen, Medikamente oder auch Diäten. Artem Vorobyev untersucht in seiner Doktorarbeit, welchen Einfluss spezielle Diäten auf Autoimmunerkrankungen haben. Der Clusterstipendiat an der Klinik für Dermatologie, Allergologie und Venerologie in der Arbeitsgruppe Autoimmunität (Leitung: Professor Ralf Ludwig) am Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Campus Lübeck, füttert dafür Mäuse, die spontan eine systemische Lupus erythematodes, eine Autoimmunerkrankung, entwickeln, mit vier verschiedenen Diäten: Kontrollfutter, Kalorien-reduzierte Kost, Methionin-reduziertes Futter und Futter mit einem höheren Anteil an Cholesterin, Zucker und Fett. Die Mäuse werden dann genau beobachtet, regelmäßig die Autoimmunantikörper im Blut analysiert und das Überleben dokumentiert.

Da die Experimente noch nicht abgeschlossen sind, liegen bisher noch keine endgültigen Ergebnisse vor. „Die Zwischenergebnisse, die wir schon haben, deuten darauf hin, dass Kalorien-reduzierte Kost zur Verbesserung des klinischen Krankheitsbildes führt, während Cholesterin-reiches Futter den Schweregrad der Erkrankung deutlich erhöht“, erklärt Vorobyev die ersten Daten seiner Arbeit. Er plant, zusätzlich auch die Darmmikrobiota, die Zusammensetzung der Bakterien im Darm der Mäuse, zu untersuchen. „Wir glauben, dass auch die Rolle der Mikrobiota nicht zu unterschätzen ist“.

Artem Vorobyev


Artem Vorobyev
ist seit Dezember 2009 Stipendiat im Exzellenzcluster. Seine Doktorarbeit macht er an der Klinik für Dermatologie, Allergologie und Venerologie am Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Campus Lübeck. Zuvor hat der gebürtige Russe an der Staatlichen Medizinakademie der Stadt Jaroslawl, Russland, Medizin studiert.

Auf der Suche nach der Struktur

Von der Molekülfamilie der NOD-like Rezeptoren ist bekannt, dass sie Entzündungsreaktionen regulieren. Die Immunrezeptoren erkennen Pathogene im Zellinneren und lenken durch die Produktion von Botenstoffen und Entzündungsmediatoren den Verlauf von Immunreaktionen. Mutationen in diesen Rezeptoren werden mit chronisch entzündlichen Darmerkrankungen wie Morbus Crohn und Colitis ulcerosa in Verbindung gebracht. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bemühen sich, die molekulare Struktur der NOD-like Rezeptoren zu entschlüsseln, um daraus Rückschlüsse auf die Funktion zu ziehen und damit Grundsteine für therapeutische Ansätze bei Fehlfunktionen zu liefern. In ihrer Doktorarbeit untersucht Anna Zaslawski in der Arbeitsgruppe Strukturbiologie des Biochemischen Instituts (Leitung: Professor Joachim Grötzinger) die Struktur und Funktion von NOD27, einem Mitglied der Familie der Immunrezeptoren. Zunächst muss sie das Protein in größeren Mengen herstellen und reinigen. Dafür hat sie sich ein System zur Herstellung in Säugetierzellen zunutze gemacht. „Das hat aber leider nicht funktioniert, da sich das Protein falsch gefaltet hat“, erzählt die Clusterdoktorandin. Jetzt versucht sie, NOD27 in Insektenzellen herzustellen. Auch drei einzelne Bereiche des Proteins, sogenannte Domänen, sollen im Rahmen ihrer Doktorarbeit untersucht werden und die Struktur mittels einer speziellen Methode, der Kernspinresonanzspektroskopie, NMR-Spektroskopie, aufgeklärt werden. „Bisher ist von keiner der drei Domänen die Struktur bekannt“, erklärt Zaslawski. Falls Herstellung und Reinigung des Immunrezeptors NOD27 funktionieren sollten, ist geplant, die Funktion weiter zu untersuchen, um zu sehen, mit welchen Liganden der Rezeptor in der Zelle interagiert. „Wenn ich erst einmal das Protein in der Hand habe, dann kann man tolle Sachen damit machen“, freut sich die Doktorandin auf weitere Versuche.


Anna Zaslawski
ist seit Oktober 2010 Doktorandin in der Abteilung Strukturbiologie am Biochemischen Institut der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel. Sie hat an der Universität Hamburg Biologie studiert und hat ein Cluster-Stipendium.

Anna Zaslawski
Alexandra Zimmermann


Alexandra Zimmermann
hat an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel Biologie studiert. Seit Februar 2010 ist die Cluster-Stipendiatin Doktorandin am Institut für Klinische Molekularbiologie, Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Campus Kiel.

Bakterien in der Lunge auf der Spur

Mit dem Thema ihrer Doktorarbeit betritt Alexandra Zimmermann Neuland. In der Arbeitsgruppe Sarkoidose (Leitung: Professorin Sylvia Hofmann, bis Ende 2010) am Institut für Klinische Molekularbiologie, Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Campus Kiel, untersucht sie das Mikrobiom in der Lunge von Patientinnen und Patienten mit Sarkoidose und vergleicht es mit gesunden Probandinnen und Probanden und solchen mit idiopathischer pulmonaler Fibrose (IPF). „Eine erste Hürde ist es, in den Proben aus der Lunge überhaupt Bakterien nachzuweisen, denn bisher galt die Lunge als steril“, so die Clusterdoktorandin.

Die Vorstellung, dass die Lunge, so wie der Darm auch, mit Bakterien besiedelt ist, ist noch nicht weit verbreitet. Zimmermann isoliert in der Lavage, der Lungenspülung, die mikrobielle DNA und analysiert mittels einer Next Generation Sequencing Technik das Genom von den vorhandenen Bakterien. Was folgt ist dann die ausführliche bioinformatische Auswertung der Daten, die allerdings sehr zeitaufwändig ist. Gleichzeitig genotypisiert sie die Proben und versucht, innerhalb der Gruppen der Kranken und Gesunden, Parallelen zu finden. „Bisher konnte man nur mit klassischer Kultivierung das Mikrobiom untersuchen, was sehr schwierig war, da die meisten Bakterien nicht kultivierbar sind“, erklärt sie. Langfristig wollen sie mit den Analysen die Therapieoptionen der Erkrankten verbessern.

Bisher ist die genaue Ursache von Sarkoidose nämlich noch nicht bekannt. „Wenn man wüsste, dass bestimmte Bakterien die Krankheiten verursachen, könnte man eventuell mit einer einfachen Antibiotikatherapie die Symptome lindern“, spekuliert die Doktorandin. Bis dahin sei es allerdings noch ein sehr langer Weg.

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