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Karrierestart

Optimale Ausgangsbedingungen

Der Grundstein für eine erfolgreiche Karriere in der Wissenschaft wird mit der Doktorarbeit gelegt. Mit einem Doktoranden-Retreat und einer Summer School bietet der Exzellenzcluster den jungen Forscherinnen und Forschern eine gute Plattform, um sich fortzubilden und untereinander auszutauschen. Wie vielfältig und erfolgreich die Projekte junger Leute an allen Standorten im Exzellenzcluster sind, zeigen die Beispiele von vier Doktorandinnen und Doktoranden. Und nach der Promotion geht es mit der Karriere direkt weiter: für Eva Ellinghaus und Natalie Steck als Postdocs im Exzellenzcluster.

Regeln für die wissenschaftliche Arbeit

Zu Jahresbeginn fand in Ascheberg für die Doktorandinnen und Doktoranden im Cluster ein zweitägiger Retreat statt. Zum Thema „Gute Wissenschaftliche Praxis – Good Scientific Practice“ hörten die 34 Teilnehmenden zahlreiche Vorträge. Als internationaler Sprecher war Richard van Noorden eingeladen. Der Nature-Journalist stellte in seinem Vortrag „Reactions and Scientific Integrity: A Journalist`s View“ seine Sicht über wissenschaftliches Fehlverhalten dar.

Er ging unter anderem der Frage nach, welche Auswirkungen das Internet und Plattformen zum Aufspüren von Plagiaten auf wissenschaftliche Publikationen haben. Einerseits wäre es durch das Internet einfach, Inhalte zu kopieren. Auf der anderen Seite könne man aber Fälschungen und Fehlverhalten auch schneller aufdecken.

Die Diskussionen im Anschluss an die Vorträge zeigten deutlich, dass das Thema „Gute Wissenschaftliche Praxis“ beim wissenschaftlichen Nachwuchs mit großem Interesse wahrgenommen wird und einen hohen Stellenwert hat.

 Summer School für den Nachwuchs

Im August trafen sich Doktorandinnen und Doktoranden sowie junge Postdocs zur Summer School „Molecular Interactions at Barriers in Inflammation“ an der Universität zu Lübeck. In einem theoretischen Teil erhielten die 54 Teilnehmenden von nationalen und internationalen Expertinnen und Experten Einblicke in deren Forschungsschwerpunkte aus den Bereichen Immunologie, Infektionsbiologie und Evolutionsbiologie. „Die Summer School bietet Nachwuchsforschern ein internationales Forum, um sich mit erfahrenen Wissenschaftlern in der Entzündungsforschung auszutauschen“, sagte Professor Thomas Bosch, Mitglied im Organisationskomitee der Summer School. „Sie sollen ein besseres Verständnis dafür bekommen, wie das Immunsystem reagiert, wie Zellen verschiedene Entzündungsreaktionen hervorrufen und regulieren“, erklärt Professor Jörg Köhl, Leiter des Instituts für Systemische Entzündungsforschung der Universität zu Lübeck und Mitorganisator der Summer School.

In der zweiten Woche ging es zum Methoden-Teaching in die Labore an den Universitäten in Kiel und Lübeck sowie am Forschungszentrum Borstel.

 Preisgekrönte Nachwuchsforschung

Für ihre Arbeit zum Thema „Enzymatic autoantibody glycan hydrolysis alleviates autoimmunity against type VII collagen“ wurde Dr. Misa Hirose mit dem Translational Research Award ausgezeichnet. Die Nachwuchswissenschaftlerin aus der Arbeitsgruppe von Professor Ralf Ludwig, Klinik für Dermatologie, Allergologie und Venerologie, UKSH, Campus Lübeck, bekam die Auszeichnung der Arbeitsgemeinschaft Dermatologische Forschung (ADF) bei der 39. Jahrestagung in Marburg überreicht. Der mit 2.500 Euro dotierte Preis wird alle zwei Jahre von der Stiftung Dermatologikum Hamburg an junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verliehen, die sich im Bereich Dermatologie mit der Umsetzung von Grundlagenforschung in klinische Anwendungsbereiche beschäftigen.

Gut oder böse?

Makrophagen sind gewebsständige Fresszellen im Blut und dienen der Immunabwehr. Sie beseitigen eindringende Erreger und körperfremde Stoffe und sind damit Bestandteil von Entzündungsreaktionen. Bei chronischen Entzündungen werden diese Immunzellen vermehrt aktiviert. Etwa jede fünfte Krebserkrankung lässt sich auf chronischen Entzündungen zurückführen. Wie es genau dazu kommt und welche Rolle Makrophagen dabei spielen, ist allerdings noch weitgehend ungeklärt. Der Doktorand Ole Helm untersucht am Institut für Experimentelle Medizin der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) den Einfluss von Tumor-assoziierten Makrophagen auf die Entstehung von Bauchspeicheldrüsenkrebs.

Von Makrophagen sind zwei verschiedene Subtypen bekannt: M1- und M2-Makrophagen. Bisher nahm man an, dass M1-Makrophagen Entzündungen fördern und tumorsuppressiv wirken, also die „Guten“ sind. Im Gegenteil dazu galten antiinflammatorische, also entzündungshemmende M2-Makrophagen bisher als tumorfördernd. „Man geht davon aus, dass im Tumor nur M2-Makrophagen vorkommen und dass diese die „Bösen“ sind“, sagt Helm.

Für die Untersuchungen im Rahmen seiner Doktorarbeit in der Arbeitsgruppe Inflammatorische Karzinogenese (Leitung: Professorin Susanne Sebens) isoliert Helm Monozyten, die Vorläufer von Makrophagen, aus dem Blut von Gesunden. Dann bringt er diese durch bestimmte Kulturbedingungen dazu, sich entweder zu M1- oder zu M2-Makrophagen zu entwickeln. Anschließend kultiviert er diese zusammen mit Epithelzellen oder Karzinomzellen der Bauchspeicheldrüse. Damit vergleicht er sowohl den Einfluss auf gesunde als auch auf kranke Epithelzellen. Immunzellen kommunizieren über Substanzen, die sie an die Umgebung abgeben und beeinflussen so die sie umgebenden Zellen. „Mit diesem indirekten Zellkultursystem simuliere ich gesundes und malignes, entartetes Gewebe“, erklärt Helm sein Vorgehen. Der Doktorand möchte sehen, ob die zwei verschiedenen Makrophagenpopulationen einen guten oder einen schlechten Einfluss auf die Zellen haben. Mit überraschenden Ergebnissen: „Ich habe mir das Verhalten der Zellen angesehen und es hat sich deutlich gezeigt, dass auch M1-Makrophagen den Epithelzellen tumorfördernde Eigenschaften verleihen“, erklärt der Cluster-Stipendiat. Sowohl die Anwesenheit von entzündungsfördernden M1- als auch von entzündungshemmenden M2-Makrophagen führte gleichermaßen zur krankhaften Entartung der sie umgebenden Epithelzellen. Helm konnte also zeigen, dass auch die M1-Makrophagen in diesem Fall zu den „Bösen“ zählen und tumorfördernd sind. Im Einklang damit machte er eine weitere interessante Entdeckung: Makrophagen, die aus Tumorgewebe von Personen mit Bauchspeicheldrüsenkrebs isoliert wurden, zeigen entzündungsfördernde und -hemmende Eigenschaften. Bislang ist aber noch ungeklärt, über welche Faktoren die Makrophagen zur Entartung der Epithelzellen beitragen. „Wir suchen also weiter nach den Faktoren, die aus halbwegs gesunden Zellen in der Entzündung Krebszellen machen“, sagt Helm. Dies könnten lösliche Faktoren wie bestimmte Wachstumsfaktoren (Zytokine) sein, die Makrophagen an die Umgebung abgeben. „Und die müssen wir jetzt noch finden.“

Ole Helm


Ole Helm
hat an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) Pharmazie studiert. Seit Januar 2011 ist der Cluster-Stipendiat in der Arbeitsgruppe „Inflammatorische Karzinogenese“ am Institut für Experimentelle Medizin der CAU beschäftigt.

 Genotyp beeinflusst Darmflora

Eine Studie von Professor Andre Franke vom Institut für Klinische Molekularbiologie an der Christian- Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) gab den Anstoß für die Doktorarbeit von Philipp Rausch, Stipendiat in der Arbeitsgruppe Bakterielle Metagenomik (Leiter: Professor John Baines) im Institut für Experimentelle Medizin am UKSH, Campus Kiel, und Max-Planck- Institut für Evolutionsbiologie, Plön. Diese zeigt, dass das Gen FUT2 stark mit der chronisch-entzündlichen Darmerkrankung Morbus Crohn assoziiert ist.

FUT2 sorgt dafür, dass AB0-Blutgruppenantigene nicht nur im Blut sondern auch in Körpersekreten, wie zum Bespiel Tränen, Speichel und auch in der Darmschleimhaut zu finden sind. Ob sich diese Eigenschaft entfalten kann, hängt davon ab, ob ein Mensch eine funktionierende Genvariante von FUT2 trägt, was auf etwa 80 Prozent der Bevölkerung zutrifft. „Menschen, die keine funktionierende FUT2-Genvariante besitzen, haben aber natürliche Resistenzen gegen verschiedene Pathogene zum Beispiel der Gattung Helicobacter“, erklärt Rausch. Die Studie zeige jedoch auch, dass sie anfälliger für Morbus Crohn seien.


Philipp Rausch
hat in Bayreuth und München Biologie studiert. Seit November 2010 ist der Cluster-Stipendiat als Doktorand am Institut für Experimentelle Medizin an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und am Max-Plack-Institut für Evolutionsbiologie, Plön, beschäftigt.

Philipp Rausch

Inwieweit das Mikrobiom, also die bakterielle Besiedlung des Darms, mit FUT2 zusammenhängt, untersuchte Rausch in seiner Arbeit. Der Doktorand vermutet, dass Menschen mit verschiedenen Varianten des FUT2-Gens auch eine unterschiedliche Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaften im Darm aufweisen. Diese Unterschiede in der Darmflora könnten die höhere Anfälligkeit für Morbus Crohn bei Menschen ohne eine funktionierende Variante von FUT2 erklären.

Für seine Analysen nutzte er die Kieler Biobank popgen, in der Proben und Daten von einigen Tausend Personen lagern. Er durchsuchte sie nach Patientinnen und Patienten mit und ohne Morbus Crohn, die verschiedene Genotypen für FUT2 haben und verglich die Zusammensetzung ihrer Darmflora. Dabei bestätigte sich die Annahme: „Der Genotyp hat einen Einfluss auf das Mikrobiom.“ Rausch fand heraus, dass in der Gruppe mit einem funktionierenden FUT2-Gen die Darmflora wesentlich vielfältiger ist und deutlich mehr Bakterien enthält als bei Personen ohne aktives FUT2-Gen.

Diese veränderte Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaft im Darm könnte Menschen mit nicht funktionsfähigen FUT2-Genen anfälliger für Morbus Crohn machen. Denn bei ihnen seien wichtige Bakterien in der Darmflora nicht ausreichend vertreten. „Wenn die mikrobiellen Gemeinschaften über einen längeren Zeitraum instabil sind, kann es sein, dass sich Pathogene ausbreiten oder bestimmte Funktionen der bakteriellen Gemeinschaft verloren gehen“, erklärt Rausch.

Seine Ergebnisse will er im Tierexperiment prüfen. Dafür untersucht er bei FUT2 Knockout-Mäusen, wie sich die Zusammensetzung der Bakterien im Darm über die Lebenszeit verändert. Je mehr über die Zusammenhänge von Genotyp und Mikrobiom bekannt sei, desto mehr Möglichkeiten gebe es für eine bessere und individualisierte Prävention und Therapie von Morbus Crohn, sagt Rausch.

 Strategien gegen pro-entzündliche Moleküle

Bei autoimmunen Hautkrankheiten, wie zum Beispiel Pemphigus oder Epidermolysis bullosa acquisita (EBA), bildet das Immunsystem Antikörper, die sich gegen körpereigene Strukturen richten. Die Behandlung dieser Hautkrankheiten ist ausgesprochen schwierig. Mit den zugrundeliegenden Immunmechanismen beschäftigt sich die Arbeitsgruppe Autoimmunität (Leitung: Professor Ralf Ludwig) an der Lübecker Klinik für Dermatologie, Allergologieund Venerologie, UKSH. Unni Krishna Samavedam ist  Doktorand in dieser Arbeitsgruppe und untersucht welchen Einfluss die zwei Zytokine IL-6 (Interleukin-6) und GM-CSF (Granulocyte macrophage colony-stimulating factor) auf die Pathogenese der blasenbildenden Autoimmunerkrankung EBA haben. Zytokine sind als Regulat oren bei der Immunabwehr bekannt. Strategien, die sich gegen Zytokine richten, werden bereits als Therapie bei Entzündungsvorgängen erfolgreich angewendet.

„Es gibt Zytokin-Inhibitoren, die bei Rheumatoider Arthritis gut funktionieren“, sagt Samavedam.
„Wir wollten sehen, ob diese auch bei autoimmunen Hautkrankheiten wirken.“ Für seine Studien nutzt er ein Mausmodell, das das menschliche Krankheitsbild der EBA nachstellt. „Wir haben mit EBA angefangen, weil diese Erkrankung als der Prototyp für blasenbildende Autoimmunerkrankungen der Haut gilt“, erklärt der Doktorand. Für seine Studien nutzte er Mäuse, bei denen jeweils eines der Zytokine nicht mehr gebildet wird. Dann induzierte er bei den Mäusen EBA.

Die Ergebnisse zeigten deutlich, dass die Serumspiegel der Zytokine jeweils mit der Ausprägung der Hauterkrankung korrelieren. Aber nicht auf die gleiche Weise. Bei Mäusen, die das Zytokin GM-CSF nicht produzieren, ist die Hauterkrankung weniger stark ausgeprägt als bei Kontrollmäusen, die GM-CSF im Serum haben. „Das bedeutet, dass GM-CSF proinflammatorisch wirkt und Entzündungen fördert“, erläutert Samavedam. „Allerdings haben uns die Ergebnisse für Interleukin-6 sehr überrascht.“ Das Fehlen von IL-6 verstärkt die Krankheitssymptome der Hauterkrankung. Bei IL-6 Knockout-Mäusen ist das Krankheitsbild im Vergleich zu Mäusen, die IL-6 bilden können, viel stärker ausgeprägt. Diese Ergebnisse waren für die Arbeitsgruppe völlig überraschend, da die Wirkung von IL-6 bei anderen entzündlichen Krankheiten wie Rheumatoider Arthritis genau gegenteilig ist. Diese unerwarteten Ergebnisse hat der Doktorand noch auf einem anderen Weg überprüft. „Wir haben normale Mäuse mit IL-6 behandelt und sie waren vollständig vor EBA geschützt“, sagt der junge Wissenschaftler. Dieses Resultat zeigt, dass IL-6 also antientzündlich bei autoimmunen Hauterkrankungen wirkt.

Für eine mögliche therapeutische Anwendung bei Patientinnen und Patienten sei IL-6 aber eher ungeeignet, erklärt Samavedam, da es zu viele Nebenwirkungen habe. Allerdings wird eine Substanz, die GM-CSF hemmt und somit gegen Entzündungen wirkt, bereits in klinischen Studien getestet.


Unni Krishna Samavedam
ist seit November 2009 Doktorand in der Arbeitsgruppe Autoimmunität an der Klinik für Dermatologie, Allergologie und Venerologie am UKSH, Campus Lübeck, tätig. Zuvor studierte er Mikrobiologie und Biomedizinische Forschung in Indien und Glasgow, UK.

Unni Krishna Samavedam

Rolle der lysosomalen Phospholipase

Ein Enzym, dass für die angeborene Immunität wichtig ist, die lysosomale Phospholipase A2 (LPLA2), steht im Zentrum der Doktorarbeit von Steffi Renk in der Arbeitsgruppe Zelluläre Mikrobiologie (Leitung: Professor Ulrich Schaible) am Forschungszentrum Borstel, Leibniz-Zentrum für Medizin und Biowissenschaften. „LPLA2 ist hauptsächlich im Lysosom von Makrophagen exprimiert“, sagt Renk. Es sei wichtig für die Membran-Homöostase und den Phospholipidabbau. Mithilfe der Phospholipase recyceln die Makrophagen quasi Membranphospholipide. Damit spiele das Enzym auch eine Rolle beim Abbau eingedrungener Bakterien und möglicherweise auch bei der Prozessierung und Präsentation von Antigenen.

LPLA2-Knockout (KO) Mäuse, also Tiere, denen das Enzym fehle, entwickelten eine Phospholipidose. Dabei komme es zu einer Anreicherung von Phospholipiden in Makrophagen-Lysosomen.

Eine der wichtigsten Aufgaben von Makrophagen in der Bakterienabwehr ist die Phagozytose, also das Abtöten und Abbauen von Mikroben. Beteiligt daran sind lysosomale Enzyme, unter anderem auch die LPLA2, die Lipide der Erreger um- oder abbaut. Auch mikrobielle Antigene werden hierbei bearbeitet, um sie T-Zellen des adaptiven Immunsystems zu präsentieren.

Bei Abwesenheit von LPLA2 bauen Makrophagen intrazelluläre Bakterien nur eingeschränt ab, wie in-vitro-Studien der Arbeitsgruppe bereits ergeben haben. Außerdem seien Makrophagen nicht mehr befähigt, eine antigen-spezifische T-Zell-Antwort hervorzurufen. Dies deute darauf hin, so Renk, dass LPLA2 wichtig für die Bearbeitung und anschließende Präsentation von Antigenen sei. Dazu passe auch die Beobachtung, dass LPLA2-KO-Mäuse empfindlicher auf eine Tuberkuloseinfektion reagierten als Wildtyp-Mäuse. Dies zeige sich in einer verzögerten CD4-T-Zellantwort und einer reduzierten adaptiven Immunität.

Steffi Renk


Steffi Renk
ist seit April 2011 Doktorandin in der Arbeitsgruppe Zelluläre Mikrobiologie (Leitung: Professor Ulrich Schaible) am Forschungszentrum Borstel, Leibniz-Zentrum für Medizin und Biowissenschaften. Zuvor studierte sie Biologie an der Universität Hamburg.

Auf diesen Untersuchungen beruht Renks Arbeit. „Wir nehmen an, dass die Antigenpräsentation oder der Kontakt zu den T-Zellen nicht richtig funktioniertund damit die T-Zell-Antwort nicht ausreichend ist.“ Da bisher wenig bekannt sei über die Funktion der LPLA2 außerhalb der Lunge, untersucht Renk die Enzymfunktionen bei einer infektiösen Gastroenteritis im Tiermodell. Dazu infiziert sie LPLA2-KO-Mäuse sowie Wildtyp-Mäuse mit Salmonella typhimurium und analysiert anschließend die Zytokinantwort auf verschiedenen Ebenen, die Histopathologie und die Keimzahl. Das Ergebnis: „LPLA2-KO-Mäuse haben zwar eine höhere Bakterienlast im Darm, verglichen mit Kontrolltieren, aber eine nicht so starke Entzündung im Darmgewebe“, so Renk. Normalerweise verändere sich bei einer Gastroenteritis die Morphologie sehr stark. So gebe es entzündliche Infiltrate in der Darmschleimhaut. „Diese Entzündungszeichen fallen bei den KO-Mäusen geringer aus, obwohl eine höhere Bakterienlast da ist, vielleicht weil bestimmte proinflammatorische Zytokine nicht so stark ausgeschüttet werden.“ In weiteren Analysen möchte die Wissenschaftlerin herausfinden, ob die Fehlfunktion von LPLA2 die Immunität gegen Erreger wie Salmonella typhimurium direkt oder aber indirekt beeinträchtigt.

Krankheitsverursachende Gene aufspüren

Psoriasis (Schuppenflechte) ist eine chronischentzündliche Hautkrankheit. Charakteristisch sind rote, leicht erhabene Bereiche entzündeter Haut, die von silbrig-weißen Schuppen bedeckt sind. Komplexe Wechselwirkungen von genetischen Faktoren und Umwelteinflüssen begünstigen die Entstehung der Krankheit. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler suchen nach den genetischen Ursachen der Hautkrankheit, um diese besser zu verstehen und behandeln zu können. Auch Dr. Eva Ellinghaus beschäftigt sich am Institut für Klinische Molekularbiologie (IKMB) an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) in der Arbeitsgruppe von Professor Andre Franke unter anderem mit diesem Thema. Bereits während ihrer Promotion hat sie erfolgreich mehrere genetische Risikofaktoren für Psoriasis identifiziert. Als Postdoktorandin setzt sie diese Arbeit nun fort. „Das IKMB bietet mir optimale Arbeitsbedingungen und über die Jahre haben sich viele, vor allem internationale Kooperationen ergeben, durch die ein guter fachlicher Austausch besteht“, erzählt Ellinghaus.

Mit Hilfe genomweiter Assoziationsstudien vergleichen Genetikerinnen und Genetiker die DNA von Menschen mit Psoriasis mit der von gesunden Kontrollen. Dabei suchen sie nach einem statistischen Zusammenhang zwischen der Erkrankung und bestimmten Regionen im Genom, sogenannten SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms). SNPs sind über das gesamte Genom verteilte Einzelbasenunterschiede. Treten bestimmte SNPs bei erkrankten und gesunden Personen in unterschiedlicher Häufigkeit auf, deutet dies auf eine Assoziation der Region im Genom und möglicherweise auch auf die darin vorkommenden Gene mit der Erkrankung hin.


Eva Ellinghaus
ist seit Mai 2012 Postdoktorandin am Institut für Klinische Molekularbiologie (IKMB) der Christian- Albrechts-Universität zu Kiel. Ihr Forschungsschwerpunkt ist die Suche nach genetischen Risikofaktoren für immunvermittelten Erkrankungen. Im April 2012 promovierte sie am IKMB.

Eva Ellinghaus

Die umfangreiche Suche nach Risikofaktoren

Zunächst wird die DNA genotypisiert, also der genetische Code an bestimmten Stellen über das gesamte Genom hinweg entziffert. Dann werden die Daten am Computer ausgewertet. „Zu Beginn meiner Doktorarbeit wurde ein genomweiter Psoriasis-Datensatz erstellt, für den ich die gesamte Auswertung durchgeführt habe“, erklärt die junge Wissenschaftlerin. Eine Arbeit, die sehr zeitaufwändig ist: Zunächst musste sie die Rohdaten einer strengen Qualitätsfilterung unterziehen und die statistisch signifikanten Daten herausfiltern. Mittels Assoziationsanalyse ermittelte sie 180 SNPs, die möglicherweise mit der Erkrankung assoziiert sind, und wählte diese für eine Replikation aus. „Das bedeutet, dass man untersucht, ob die SNPs in unabhängigen Studienkollektiven ebenfalls signifikant assoziiert sind“, erklärt Ellinghaus. Nach erneuter Qualitätskontrolle blieben 147 SNPs übrig. „Insgesamt haben wir 6487 Patientinnen und Patienten mit Psoriasis und 8037 gesunde Kontrollpersonen verglichen.“ Mit Erfolg: Sie haben einen sogenannten missense SNP in dem Gen TRAF3IP2 gefunden. Bei einem missense SNP wird eine Aminosäure in der kodierenden Sequenz für das Protein ausgetauscht, so dass sich die Funktion des Proteins verändert.

Der Auslöser für Psoriasis?

TRAF3IP2 übermittelt Signale, die bei Entzündungsreaktionen eine Rolle spielen. Die Aminosäure, die durch den missense SNP ausgetauscht wird, den Ellinghaus entdeckt hat, liegt in einer hoch konservierten Region. „Wenn ein Aminosäureaustausch in einer hoch konservierten Region vorliegt, kann dies große Auswirkungen auf die Funktion des Proteins haben“, erklärt sie. Ihre Hypothese war, dass aufgrund der Mutation die Funktion des Proteins verändert wird und dass das zur Entstehung der Psoriasis beitragen kann. „Das klingt nach der Lösung, ist es aber nicht“, sagt Ellinghaus. „Es ist nur ein kleiner Teilaspekt der Krankheitsentstehung.“ Denn dabei wirken viele verschiedene Faktoren zusammen und es sind noch lange nicht alle Zusammenhänge bekannt.

Mehrere solcher genomweiter Assoziationsstudien haben die Wissenschaftlerin und ihre internationalen Kolleginnen und Kollegen durchgeführt. Insgesamt haben sie 28 Risikogene und -bereiche für Psoriasis identifiziert (Nature Genetics 2010, 42: 991- 995; The American Journal of Human Genetics 2012, 90: 636-647).

Unterschiede in der Darmflora

Der Einfluss der Darmflora auf die Gesundheit ist vermutlich größer als bisher angenommen. Weltweit wird über die Bakteriengesellschaft im Darm geforscht und welche Funktionen sie erfüllt. Auch am Exzellenzcluster Entzündungsforschung gehen mehrere Arbeitsgruppen der bakteriellen Besiedlung von Darm und anderen Grenzflächen wie Lunge oder Haut auf den Grund.

 Gesucht wird unter anderem nach genetischen Unterschieden zwischen Individuen, die einerseits die bakterielle Besiedlung beeinflussen und gleichzeitig die Anfälligkeit für chronische Erkrankungen erhöhen. Denn es ist bekannt, dass die Zusammensetzung der Darmflora von Mensch zu Mensch (und auch von Labormaus zu Labormaus) stark variiert. Und die Unterschiede scheinen mit der Entstehung von chronischentzündlichen Erkrankungen zusammenzuhängen. Wie dieser Zusammenhang konkret aussieht, wie Wirt und Darmbakterien interagieren, ist Gegenstand aktueller Forschung. Dabei geht es um folgende Fragen: Was sind die Gründe für die unterschiedliche Besiedlung? Welche Auswirkungen haben sie etwa auf die Anfälligkeit für entzündliche Darmkrankheiten? Und welchen Einfluss hat die genetische Ausstattung des Wirts auf die Zusammensetzung der Mikrobiota?


Natalie Steck
ist seit Januar 2012 Postdoc am Institut für Experimentelle Medizin der CAU, Arbeitsgruppe Entzündungsmodelle (Leitung: Professor Guntram Grassl). Sie promovierte zuvor an der Technischen Universität München mit einer Arbeit über Darmbakterien und chronische Darmentzündungen.

Natalie Steck

Mausmodell für Darmentzündungen

 Auch Dr. Natalie Steck erforscht die Interaktionen von Darmbakterien mit dem Wirt. Die Postdoktorandin verstärkt seit Januar 2012 die Arbeitsgruppe von Cluster-Professor Guntram Grassl am Institut für Experimentelle Medizin in Kiel und kooperiert darüber hinaus auch mit der Arbeitsgruppe von Professor John Baines, Max-Planck-Instituts für Evolutionsbiologie in Plön. In einem ihrer Projekte testet sie verschiedene Salmonellenstämme auf ihre Pathogenität im Mausmodell. „Die Mäuse werden mit Antibiotika vorbehandelt, um vorhandene Darmbakterien in ihrer Anzahl und Vielfalt zu reduzieren“, erklärt die Wissenschaftlerin. „Anschließend bekommen sie oral Salmonellen und wir schauen, ob und wie stark sie erkranken.“ Salmonellen deshalb, weil diese Bakterien Entzündungen im Darm hervorrufen, die denen bei Morbus Crohn, einer chronisch-entzündlichen Darmerkrankung, sehr ähnlich sind. Das Modell ermöglicht es daher, die Mechanismen zu erforschen, die sich bei chronischen Darmentzündungen abspielen.

Ziel ist, Wirtsstrukturen zu analysieren, die bei Infektionen oder Entzündungen eine Rolle spielen. Steck: „Mir geht es darum mehr darüber zu erfahren, wie die Salmonellen mit den Wirtsstrukturen interagieren. Dabei ist auch das Zusammenspiel von vorhandenen Darmbakterien und dem Wirt von Interesse.“ So zeige die Analyse des Mikrobioms, dass sich die Zusammensetzung und Vielfalt der Bakterienspezies beiSalmonelleninfektionen abhängig von Wirtsstrukturen ändert. „Es gibt Mäuse, die sind resistenter als andere gegenüber der Infektion“, berichtet Steck. Das heißt, dass nicht nur die genetischen Vorraussetzungen des Wirtes, sondern im Besonderen das Zusammenspiel zwischen Wirtsgenetik und Mikrobiom die Vorraussetzungen für eine Infektion schaffen.

Der Arbeitsplatz von Natalie Steck ist das Forschungszentrum Borstel, da es dort einen S2-Tierstall gibt. Dieser Sicherheitsstandard ist für Arbeiten mit Salmonellen erforderlich. Zukünftig möchte die Wissenschaftlerin neben den Experimenten im Mausmodell, auch Versuche mit humanem Darmgewebe machen.

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