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Horizont erweitern

Im Cluster forschen heißt kooperieren

Jungen Forscherinnen und Forschern vor und nach der Promotion bietet der Cluster exzellente Startbedingungen für die akademische Karriere. Neben einem anregenden Forschungsumfeld und der Möglichkeit, in Fortbildungen über den eigenen Tellerrand zu blicken, gibt es immer wieder Gelegenheiten sich auszutauschen. Ein von den Young Scientists gewählter Sprecher setzt sich für deren Interessen im Cluster ein. Woran der wissenschaftliche Nachwuchs forscht, zeigen die hier vorgestellten Beispiele.


Der Cluster-„Nachwuchs“ organisiert sich

Zum ersten Young Scientists Meeting am 2. Oktober kamen 16 Frauen und Männer aus dem Umfeld der Cluster-Forschung im Kieler Zentrum für Molekulare Biowissenschaften (ZMB) zusammen. Zu dem Kreis der Young Scientists des Clusters zählen 75 assoziierte Promovierende, 15 Postdocs und 25 junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler (insgesamt 115). Für diese Gruppe hatte Dr. Simone Lipinski aus der Arbeitsgruppe von Professor Andre Franke, Institut für klinische Molekularbiologie, UKSH Campus Kiel, ein Treffen organisiert. Diskutiert wurde über die Etablierung eines Mentoring-Programms für den wissenschaftlichen Nachwuchs. Weitere Themen waren der Aufbau eines Young-Scientists-Netzwerks sowie der Wiedereinstieg in den Job und wie dieser erleichtert werden könnte. Die Inhalte des Meetings stellte Simone Lipinski bei der Sitzung des Steering Committees im Oktober vor.

16 Frauen und Männer aus dem Umfeld der Clusterforschung trafen sich beim Young Scientist Meeting in Kiel

Im Nachgang zum Treffen haben die Young Scientists Dr. Matthias Krajewski als ihren Sprecher gewählt. Der Postdoktorand vom Forschungszentrum Borstel wohnt als ständiger Gast den Sitzungen des Steering Commitees bei und vertritt die Interessen der Young Scientists im Cluster. Matthias Krajewski ist wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Forschungsgruppe Bioanalytische Chemie (Leitung: Dr. Dominik Schwudke). Seine Stellvertreterinnen sind Dr. Christina Lange und Dr. Cornelia Fessler, UKSH Campus Lübeck, tätig am Klinikum Bad Bramstedt. Christina Lange ist Mitglied der Klinischen Forschungsgruppe 170 (Frühpathogenese der Wegner’schen Granulomatose) und arbeitet in Teilprojekt 2 (Leitung: Dr. Julia Holle, Dr. Elena Csernok). Cornelia Fessler erforscht in der Arbeitsgruppe von Professor Frank Moosig die Eosinophile Granulomatose mit Polyangiitis.


Sechs Cluster-Labore in drei Tagen

Vom 19. bis 21. November veranstalteten die Cluster- Labore eine dreitägige Fortbildung in Kiel. Professor Andreas Tholey und Professor John Baines vom Institut für Experimentelle Medizin, Kiel, organisierten die Veranstaltung, die sich vor allem an junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vor oder nach der Promotion richtete. Idee der „Indian Summer School” war es, die in den Cluster-Laboren vorhandenen Technologien und Expertisen verständlich und praxisnah zu präsentieren, um einen Eindruck davon zu vermitteln, welche Fragestellungen mit welcher Technologie bearbeitet werden können. Auch konkrete Anwendungen innerhalb des Clusters wurden vorgestellt. Rund 60 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nutzten die Gelegenheit die Methoden und Ausbildungspattformen sowie deren jeweilige Sprecherinnen und Sprecher kennenzulernen. Über die Vorträge hinaus boten insbesondere die „Meet the doctor“-Sprechzeiten, aber auch die Pausen und gemeinsamen Mahlzeiten die Gelegenheit, das Gehörte zu vertiefen, konkrete Fragen zu stellen und zu klären, ob die in den Cluster-Laboren verfügbaren Technologien für die eigene Forschung nützlich sein könnten. Gerade dieser informelle Austausch ist von großem Wert, wenn es darum geht, Partner für fach- und standortübergreifende Forschungsprojekte zu finden.

Mit Interesse verfolgte der wissenschaftliche Nachwuchs die Vorträge zu den Cluster-Laboren


Preis für bestes Poster

Beim 4. Symposium des Clusters im Februar in Hamburg erhielt der Posterbeitrag von Christine Sturm, Universität Kiel, den ersten Preis. Eine unabhängige Jury bestehend aus fünf Mitgliedern des Exzellenzclusters bewertete alle Beiträge und entschied sich für die Arbeit der Doktorandin aus der Arbeitsgruppe Molekulare Ernährung von Juniorprofessorin Anika Wagner.
Christine Sturm untersucht sekundäre Pflanzenstoffe aus der Gruppe der Glucosinolate, die vor allem in Kohlgemüse reichlich vorkommen. Für einen Teil der Abbauprodukte dieser sekundären Pflanzenstoffe (Isothiocyanate, Thiocyanate und Indole) wird angenommen, dass sie die Krebsentstehung hemmen und antientzündlich wirken. Hinweise dafür liefern epidemiologische Studien, die einen erhöhten Verzehr von Kohlgemüse mit einer krebspräventiven Wirkung in Verbindung brachten. “Die Mechanismen, die dahinter stecken können, sind jedoch noch nicht vollständig aufgeklärt”, sagt die Ernährungswissenschaftlerin, die hierzu Grundlagenforschung betreibt. “Wir untersuchen, welche Signalwege angeschaltet werden, wenn man Substanzen wie beispielsweise das Isothiocyanat Sulforaphan auf Zellen gibt.” Sturm arbeitet vor allem mit Darmzelllinien und analysiert den Einfluss verschiedener Testsubstanzen auf Entzündungsprozesse. “Mein Fokus liegt auf dem Transkriptionsfaktor Nrf2 (nuclear factor (erythroidderived 2)-like 2).

 

Christine Sturm ist seit Januar 2011 Doktorandin in der Arbeitsgruppe Molekulare Ernährung (Leitung: Juniorprofessorin Anika Wagner) am Institut für Humanernährung und Lebensmittelkunde der Christian-Albrechts- Universität zu Kiel.  

Ich schaue mir die Zielgene des Transkriptionsfaktors an, die im Zellstoffwechsel bei Krebs und Entzündung eine Rolle spielen.” Analog dazu untersucht sie auch die Effekte auf den nukleären Transkriptionsfaktor NF-κB.
Die Arbeit, die Christine Sturm beim Symposium auf ihrem Poster präsentierte, entstand in Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Professor Philip Rosenstiel, Institut für Klinische Molekularbiologie, UKSH, Campus Kiel. Sie fand heraus, dass das Isothiocyanat Sulforaphan Mäuse vor einer induzierten Colitis schützt. Die Testsubstanz Sulforaphan ist ein indirektes Antioxidans, dessen Vorstufe in hoher Konzentration in Broccoli vorkommt. In einem ähnlichen Studiendesign testet sie weitere Inhaltstoffe aus Kohlgemüse hinsichtlich der anti-inflammatorischen Effekte.


Einflüsse auf die Darmflora von Labormäusen

In der Arbeitsgruppe von Professor John Baines, Institut für Experimentelle Medizin am UKSH, Campus Kiel, und Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie, Plön, promovierte Dr. Jun Wang mit einer Arbeit zum Thema “Biogeography of host-microbiota interactions in house mice”. In seinen Untersuchungen konzentrierte sich der aus China stammende Wissenschaftler auf das Mikrobiom im Darm des Wildmausmodells. Dieses repräsentiert die natürliche Situation von Labormäusen, beherbergt eine komplexere mikrobiotische Gemeinschaft und spiegelt daher bestimmte Szenarien der humanen Mikrobiom-Wechselwirkungen besser wider im Vergleich zu Labormäusen, die unter sehr beschränkten Umweltbedienungen leben, wie zum Beispiel bei der SPF (specific pathogen free)-Haltung”, erklärt Jun Wang.
Im ersten Teil der Studie untersuchte er mit Methoden der Metagenomik sowie ökologischen Analysen das intestinale Mikrobiom von Mäusen aus Westeuropa. Dabei deckte er einen starken geographischen Effekt auf, der die Diversität der mikrobiotischen Gemeinschaft im Darm prägt.1 Ein weiterer Befund von Wangs Arbeit war, dass es auch in Wildmäusen so genannte Enterotypen gibt, also von der Ernährung abhängige Darmfloratypen, wie sie für den Menschen nachgewiesen wurden. Außerdem nahm der Wissenschaftler die Darmflora von Hybridmäusen unter die Lupe, die aus ost- und westeuropäischen Tieren (M.m.musculus and M.m.domesticus) gekreuzt wurden.

 
  Jun Wang ist seit Oktober 2010 Mitglied in der Arbeitsgruppe Evolutionäre Genomik (Leitung: Prof. John Baines) am Institut für Experimentelle Medizin an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und am Max-Plack-Institut für Evolutionsbiologie, Plön.

“Diese Mäuse waren durch eine Immunschwäche und höhere Krankheitsanfälligkeit charakterisiert und hatten außerdem ein spezielles Mikrobiom.” Dies könne laut Wang auf Unverträglichkeiten im Hybridgenom zurückgeführt werden.
Gegenstand aktueller Arbeiten sind die probiotischen oder pathogenen Eigenschaften verschiedener Haut- und Darmbakterien und deren genomische Grundlage. Diese will er mittels Kultivierung und Sequenzierungstechniken näher untersuchen. Ziel ist, neue Einblicke in den “Cross-Talk” zwischen Wirt und Mikrobiom und dadurch Rückschlüsse auf die Entstehung von Krankheiten zu gewinnen.


Protein zur Entzündungshemmung

Im Zentrum der Doktorarbeit von Annette Kemmer, die von Dr. Andreas Recke und Professor Detlef Zillikens an der Lübecker Universitäts-Hautklinik betreut wird, steht ein Protein, das neutrophile Granulozyten, kurz Neutrophile, hemmt. Neutrophile sind spezialisierte Immunzellen und dienen normalerweise der Identifizierung und Zerstörung von Mikroorganismen. Bei einer Reihe chronisch-entzündlicher Erkrankungen sind sie maßgeblich an der Pathogenese beteiligt. Sie tragen z.B. bei blasenbildenden Autoimmunerkrankungen, “Rheuma der Haut”, zur Manifestation der Erkrankung bei. Die Idee des von Annette Kemmer bearbeiteten Projektes ist es, durch Hemmung der Neutrophilen diese Entzündung zu stoppen. Im Zentrum steht das Protein “neutrophil inihibitory factor”, kurz NIF. Entdeckt wurde es in einem Parasiten, dem Hundehakenwurm. Mittels NIF wehrt sich der Parasit gegen die Neutrophilen, die ihn angreifen würden. “Diese Funktion wollen wir uns zunutze machen, um einen neuen Therapieansatz gegen blasenbildende Autoimmunerkrankungen der Haut zu entwickeln”, erklärt Kemmer. Denn auch hierbei spielen Neutrophile eine tragende Rolle. “Durch Bindung der Autoantikörper an das Kollagen der Haut werden die Neutrophilen aktiviert. Sie verursachen die Entzündung.”
Aufgabe der Doktorandin ist es, NIF in großen Mengen zu generieren und anschließend in verschiedenen Testsystemen zu prüfen, ob das Protein die Neutrophilen tatsächlich hemmt.

Annette Kemmer ist seit September 2011 Doktorandin an der Klinik für Dermatologie, Allergologie und Venerologie am UKSH, Campus Lübeck, tätig. Die Pharmazeutin ist Mitglied im DFG-Graduiertenkolleg (GRK 1727/1, Sprecher: Prof. Detlef Zillikens) Modulation von Autoimmunität

Ihre bisherigen Befunde sind vielversprechend. In einem Test versetzte sie das Protein NIF mit Neutrophilen, die sie von gesunden Freiwilligen isoliert hatte, und analysierte, ob deren Funktion durch NIF geändert ist. Das Ergebnis: Die Freisetzung von reaktiven Sauerstoffspezies, als Maß der Aktivierung neutrophiler Granulozyten, war gehemmt. In einem anderen in-vitro-Test wies die Wissenschaftlerin nach, dass auch eine weitere Funktion der Neutrophilen, die Migration, durch Zugabe von NIF verhindert wird. “Langfristiges Ziel der Arbeitsgruppe ist, eine spezifische Therapie für Menschen mit blasenbildenden Autoimmunerkrankungen zu entwickeln, die möglichst gezielt in die krankmachenden Prozesse eingreift und weniger belastend für Betroffene ist”, so Kemmer.


Analytik von Lipidmediatoren

Aus mehrfach ungesättigten Fettsäuren können im biologischen Stoffwechsel die so genannten Eicosanoide, zum Beispiel Prostaglandine oder Leukotriene, entstehen. Diese Lipidmediatoren können zum Beispiel von entzündeten Zellen (unter anderem infolge einer Infektion) biosynthetisiert werden und haben außerordentlich vielfältige und zum Teil gegensätzliche biologische Wirkungen.
Mit der Analytik dieser Botenstoffe und ihren Funktionen in biologischen Systemen, beschäftigt sich Dr. Matthias Krajewski am Forschungszentrum Borstel. Der Postdoktorand ist wissenschaftlicher Mitarbeiter in der von Dr. Dominik Schwudke geleiteten Forschungsgruppe Bioanalytische Chemie. Die Forschungsgruppe untersucht unter anderem die Veränderungen des Lipidmediatoren-Profils im Zusammenhang mit entzündlichen Vorgängen und bakteriellen Infektionen.
“Das Besondere in der Analytik dieser kleinen Lipide ist, dass es sich mehrheitlich um Konstitutionsisomere handelt. Das heißt, man kann sie nicht ohne Weiteres auseinander halten, weil diese Isomere die gleiche Summenformel haben und sich nur strukturell unterscheiden”, erklärt Krajewski. Die biologischen Wirkungen können jedoch ganz unterschiedlich oder sogar komplett konträr sein, so wie bei Prostaglandin E2 und Lipoxin A4. Beides sind Konstitutionsisomere. Aber Prostaglandin E2 wirkt pro-inflammatorisch und Lipoxin A4 anti-inflammatorisch bzw. pro-resolving, das heißt entzündungsauflösend. “Deswegen müssen wir so genau wissen, um welches Lipid es sich letztendlich handelt.”

Matthias Krajewski ist seit Juli 2013 Postdoktorand in der Arbeitsgruppe Bioanalytische Chemie (Leitung: Dr. Dominik Schwudke) am Forschungszentrum Borstel, Leibniz-Zentrum für Medizin und Biowissenschaften und ist Sprecher der Young Scientists im Cluster.

Bei der Analytik der Lipidmediatoren verknüpft der promovierte Naturwissenschaftler verschiedene Methoden. Zum Einsatz kommen die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie und die Tandem-Massenspektrometrie.
Innerhalb des Clusters kooperiert Krajewski mit der Arbeitsgruppe von Dr. Christian D. Sadik an der Klinik für Dermatologie, Allergologie und Venerologie der Universität zu Lübeck. Sadik und sein Team verfügen über verschiedene in vivo und in vitro Modelle entzündlicher Hauterkrankungen. “Aus den Proben der entzündeten Haut versuchen wir die Lipidmediatoren zu extrahieren und ihre Rolle für den Krankheitsprozess zu analysieren.”

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