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Dienstag, 20. Dezember 2016

Programmierbare Genschere revolutioniert die Lebenswissenschaften

Meyenburg-Preis 2016 geht an Emmanuelle Charpentier

Nr. 53 | 20.12.2016 | von Koh

Der mit 50.000 Euro dotierte Meyenburg-Preis 2016 geht an die Mikrobiologin Emmanuelle Charpentier vom Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin. Sie erhält die Auszeichnung für ihre bahnbrechenden Arbeiten zur Entwicklung einer programmierbaren „Genschere". Mit diesem Präzisionswerkzeug können Gene einfach und präzise bearbeitet werden. Der Meyenburg-Preis wird am Dienstag, 20. Dezember 2016, im Rahmen eines Symposiums im Deutschen Krebsforschungszentrum verliehen.

Emmanuelle Charpentier
© dkfz.de
CRISPR-Cas9 ist eine Genschere, die sich auf jede beliebige DNA-Sequenz programmieren lässt, diese Zielsequenz auf dem Erbgutstrang auch tatsächlich findet und präzise zerschneidet. Emmanuelle Charpentier hat als Erste erkannt, dass das CRISPR-Cas9-System des Bakteriums Streptococcus pyogenes diese unglaublichen Eigenschaften aufweist. Gemeinsam mit Jennifer Doudna von der Universität of California in Berkeley hat Charpentier damit ein neues Präzisionswerkzeug für Veränderungen des Erbguts entdeckt.
„Es ist die besondere Leistung von Emmanuelle Charpentier, dieses Potential zu erkennen und seine weitreichenden Anwendungen aufzuzeigen. Die Veröffentlichung von CRISPR-Cas9 liegt erst vier Jahre zurück, doch die Technik ist längst zu einem der meistgenutzten Werkzeuge in der molekularbiologischen Forschung avanciert", sagt Christof von Kalle, Vorstandsmitglied der Meyenburg-Stiftung. „Charpentiers Entdeckung ist für die Lebenswissenschaften ähnlich bedeutend wie die Erfindung des Sequenzierens oder der PCR."
Verglichen mit den bereits bekannten Methoden, die DNA sequenzspezifisch zu schneiden, ist CRISPR-Cas9 einfach und schnell anzuwenden, so dass sich das Verfahren in allen lebenswissenschaftlichen Laboren rasch durchgesetzt hat. So ist das noch vor Jahren äußerst aufwändige Bearbeiten des Erbguts inzwischen zu einem Routineverfahren geworden.
Die Anwendungsmöglichkeiten sind enorm: Mit CRISPR-Cas9 können Wissenschaftler Gene an- und ausschalten, verändern oder austauschen. Grundlagenforscher setzen die Technik ein, um zu untersuchen, wie sich einzelne genetische Veränderungen auf die Entstehung von Krankheiten oder auf die Entwicklung eines Organismus auswirken. Forscher haben bereits Wege ersonnen, mit Hilfe von CRISPR-Cas9 krankheitsübertragende Stechmücken auszurotten oder Nutzpflanzen mit besonderen Eigenschaften auszustatten. Bei Mäusen ließen sich mit der CRISPR-Technologie bereits verschiedene krankheitsauslösende Genmutationen korrigieren. In ersten klinischen Studien, die derzeit in China und in den USA starten, prüfen Ärzte, ob sich mithilfe von CRISPR-Cas9 veränderte Immunzellen in der Krebstherapie bewähren.
CRISPR-Cas9 ist ein Bestandteil des Abwehrsystems von Bakterien, die sich damit gegen Virusinfektionen wehren. Dazu bauen sie kurze Stücke der Virus-DNA in ihr Erbgut ein, quasi als molekularen Fingerabdruck des Feindes. Bei erneuter Infektion mit dem gleichen Virus identifiziert das Bakterium den Eindringling anhand des gespeicherten Fingerabdrucks und zerschneidet das Viruserbgut an genau dieser Stelle.
Emmanuelle Charpentier beschrieb bereits 2011 die beiden Komponenten des CRISPR-Cas9 Systems im Bakterium Streptococcus pyogenes und zeigte, dass das System wie ein Präzisionsskalpell arbeitet. Programmiert und dirigiert wird die Genschere von einem RNA-Molekül. Zu Charpentiers und Doudnas Leistungen gehört auch, dass sie die Genschere einfacher und bedienungsfreundlicher gemacht haben.
Emmanuelle Charpentier (47) studierte Mikrobiologie, Genetik und Biochemie in Paris und promovierte am dortigen Institut Pasteur. Nach Stationen in New York und Memphis wechselte Charpentier 2002 an die Universität Wien und von dort 2009 an die Universität Umeå, Schweden, wo sie noch immer Gastprofessorin ist.
Charpentier kam 2013 im Rahmen einer Humboldt Professur nach Deutschland. Sie leitete zunächst eine Forschungsabteilung am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig und war Professorin an der medizinischen Hochschule Hannover. Seit Oktober 2015 ist sie Direktorin am Max-Planck-Institut für Infektionsforschung in Berlin. Charpentier ist mit weit mehr als zwei Dutzend Preisen ausgezeichnet worden. Sie erhielt unter anderem den mit drei Millionen Dollar dotierten Breakthrough Prize in Life Sciences und den Leibniz-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft. 2014 hat sie die Firma CRISPR Therapeutics mitbegründet, 2013 die Firma ERS Genomics.
Die Meyenburg-Stiftung unter dem Dach des Deutschen Krebsforschungszentrums vergibt die Auszeichnung seit 1981. Dr. Marion Meyenburg, die Tochter des Stifterehepaars Wilhelm und Maria Meyenburg, wird den diesjährigen Preis zum Ende des Symposiums persönlich überreichen. Die Auszeichnung, die jährlich für herausragende Leistungen auf dem Gebiet der Krebsforschung vergeben wird, gehört zu den am höchsten dotierten Wissenschaftspreisen in Deutschland. Der Stellenwert dieser Auszeichnung zeigt sich auch daran, dass bereits zahlreiche Meyenburg-Preisträger mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurden: Andrew Fire, Meyenburg-Preisträger 2002, wurde im Jahr 2006 der Medizin-Nobelpreis verliehen. 2009 erhielt Elizabeth Blackburn, Meyenburg-Preisträgerin des Jahres 2006, den Nobelpreis für Medizin. Shinya Yamanaka, Meyenburg-Preisträger 2007, wurde 2012 ebenfalls mit dem Nobelpreis für Medizin ausgezeichnet. Stefan Hell, Meyenburg-Preisträger 2011, erhielt den Nobelpreis für Chemie 2014.
Das Meyenburg-Symposium beginnt am 20. Dezember 2016 um 15:30 Uhr im Hörsaal des Deutschen Krebsforschungszentrums. Neben der Preisträgerin Emmanuelle Charpentier sprechen die Molekularbiologen Michael Boutros vom DKFZ und Zoltan Ivics vom Paul Ehrlich-Institut in Langen bei Frankfurt. Abwechslung zur Molekularbiologie verspicht der Vortrag des prominenten Bienenforschers Jürgen Tautz von der Universität Würzburg, der über die faszinierende Lebenswelt der Honigbienen berichtet.
Interessierte sind herzlich zum Symposium eingeladen.
Wie die Genschere CRISPR-Cas9 funktioniert, erläutert auch der Helmholtz-Comic "Klar soweit?".
Das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) ist mit mehr als 3.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern die größte biomedizinische Forschungseinrichtung in Deutschland. Über 1000 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erforschen im DKFZ, wie Krebs entsteht, erfassen Krebsrisikofaktoren und suchen nach neuen Strategien, die verhindern, dass Menschen an Krebs erkranken. Sie entwickeln neue Methoden, mit denen Tumoren präziser diagnostiziert und Krebspatienten erfolgreicher behandelt werden können. Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Krebsinformationsdienstes (KID) klären Betroffene, Angehörige und interessierte Bürger über die Volkskrankheit Krebs auf. Gemeinsam mit dem Universitätsklinikum Heidelberg hat das DKFZ das Nationale Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) Heidelberg eingerichtet, in dem vielversprechende Ansätze aus der Krebsforschung in die Klinik übertragen werden. Im Deutschen Konsortium für Translationale Krebsforschung (DKTK), einem der sechs Deutschen Zentren für Gesundheitsforschung, unterhält das DKFZ Translationszentren an sieben universitären Partnerstandorten. Die Verbindung von exzellenter Hochschulmedizin mit der hochkarätigen Forschung eines Helmholtz-Zentrums ist ein wichtiger Beitrag, um die Chancen von Krebspatienten zu verbessern. Das DKFZ wird zu 90 Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und zu 10 Prozent vom Land Baden-Württemberg finanziert und ist Mitglied in der Helmholtz-Gemeinschaft deutscher Forschungszentren.

VolkswagenStiftung fördert Projekt der Evolutionsbiologie

Die Entstehung komplexer Zellen 

20.12.2016 – Alle höheren Organismen bestehen aus „eukaryotischen“ Zellen, während entstehungsgeschichtlich ältere und einfachere Lebewesen „prokaryotische“ Zellen besitzen. In den kommenden fünf Jahren werden Düsseldorfer Evolutionsbiologen um PD Dr. Sven Gould zusammen mit Kollegen der ETH Zürich wesentliche Schritte des Übergangsprozesses zwischen den Zelltypen experimentell nachstellen. Ihre Forschungen werden von der VolkswagenStiftung mit insgesamt 1,5 Millionen Euro gefördert. 

Alles Leben lässt sich in nur zwei Typen von Zellen unterscheiden: die evolutionär älteren Prokaryoten (Bakterien und Archaeen), in denen die Erbsubstanz DNA frei innerhalb der Zelle schwimmt, und die Eukaryoten, welche einen Zellkern besitzen, der die DNA einschließt. Alles mit dem bloßen Auge wahrnehmbare Leben, sprich alle vielzelligen Organismen, sind Eukaryoten. Doch wie genau fand der Übergang vom einen zum anderen Zelltyp, die so genannte „Eukaryogenese“, statt?

Forscher der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf um PD Dr. Sven B. Gould vom Institut für Molekulare Evolution wollen zusammen mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Julia Vorholt an der ETH Zürich in dem Projekt „Probing the prokaryote to eukaryote transition through synthetic evolution“ die Eukaryogenese im Labor nachstellen. Dazu bauen sie künstliche Zellen mithilfe von synthetischen Proteinen und Membranhüllen (giant unilamellar vesicles, kurz „GUVs“), welche mittels der „FluidFM“-Technik manipuliert werden können.
Mit der „FluidFM“-Technik können winzige Volumina exakt bearbeiten werden. Ihre ultrapräzisen Mikropipetten können Flüssigkeitsmengen manipulieren, die den Bereich der Milliardstel Milliliter (Pikoliter) erreichen. Damit transplantieren die Forscher etwa Bakterien oder Zellorganellen in die GUVs, so dass semi-synthetische “Zellen“ entstehen. Dies stellt einen wesentlichen Prozess der Eukaryogenese nach, die Veränderung der GUVs ist ein Schlüsselexperiment.

VolkswagenStiftung 

Die VolkswagenStiftung fördert Wissenschaft und Technik in Forschung und Lehre. Sie ermöglicht Forschungsvorhaben in zukunftsträchtigen Gebieten und hilft wissenschaftlichen Institutionen bei der Verbesserung der strukturellen Voraussetzungen für ihre Arbeit. Besondere Aufmerksamkeit widmet sie dem wissenschaftlichen Nachwuchs sowie der Zusammenarbeit von Forscherinnen und Forschern auch jenseits wissenschaftlicher, kultureller und staatlicher Grenzen.

Die Düsseldorfer Projekt „Probing the prokaryote to eukaryote transition through synthetic evolution” wird im Rahmen der Initiative „Leben? – Ein neuer Blick der Naturwissenschaften auf die grundlegenden Prinzipien des Lebens“ gefördert. Mit dieser im Jahr 2015 gestarteten Initiative werden pro Jahr bis zu zehn Projekte unterstützt, die an der Grenze von Natur- und Lebenswissenschaften zur Frage „Was ist Leben?“ arbeiten.

Dr.rer.nat. Arne Claussen
Stabsstelle Presse und Kommunikation
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
Universitätsstraße 1
40225 Düsseldorf
Tel.:   49 211 81-10896
Fax:   49 211 81-15279
arne.claussen@hhu.de
www.hhu.de


Die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) ist seit 1965 die Universität der Landeshauptstadt und eine feste Größe in der deutschen Hochschullandschaft.
An ihrer Medizinischen, Mathematisch-Naturwissenschaftlichen, Philosophischen, Wirtschaftswissenschaftlichen und Juristischen Fakultät studieren rund 31.000 Studierende. Im Fokus der wissenschaftlichen Forschung stehen traditionell die Lebenswissenschaften. Zuletzt konnte im Rahmen der „Exzellenzinitiative“ von Bund und Ländern die Förderung eines Exzellenzclusters in der Pflanzenzüchtungsforschung gewonnen werden.

Mehr zur HHU im Internet unter www.hhu.de.


Was die anderen Hochbegabten anders machen – ein Beispiel aus der Wirtschaft für die Politik


Foto: Ralf Voigt


Man erkennt sie.

Es sind die kleinen Einsteins, die Picassos und die Mozarts. Sie lesen schon mit sechs Jahren „The New York Times“, korrespondieren mit fünf Jahren in Mandarin und spielen mit vier Jahren die Spatzenmesse in C-Dur. Später studieren sie dann bereits mit 14 an einer Uni und werden jüngster Professor oder jüngste Professorin.

Man kennt sie.

Dann gibt es noch die anderen.

Ihre Begabung ist nicht so offensichtlich. Oder: offensichtlich nur für Eingeweihte. Für Kennerinnen und Kenner. Wahrscheinlich stehen sie nicht in einem Labor. Ob sie mit dem Pinsel umgehen können? Seien Sie tapfer: Wohl eher nicht so. Ob sie eine Stradivari zu schätzen wissen? Hm.

Und doch haben sie ihre Begabung. Erkennbar wie gesagt fast nur für Eingeweihte.

Ein Beispiel: Ich war Mitglied in einem Verband, der das Wort „Wirtschaft“ in seinem Namen trägt. Es ging um ein Thema, das alle Menschen bewegt. Wirklich alle. Wirklich jeden. Es ging um Politik. Und um den Anlauf zu einem neuen Gesetz. Man diskutierte. Und fragte sich, wie man denn überzeugend argumentieren könnte.

Ich erwähnte den Gedanken einer Befragung. Sie kennen das: In jeder grösseren Stadt stehen diese Interviewer auf der grossen Einkaufsstrasse und wollen wissen, welche Zahnpasta, welches Waschmittel, welche Automarke Sie bevorzugen. Strasseninterviews nennen wir das. Wir, das sind meine Kolleg*innen aus der Marktforschung und ich. Ich hatte damals ein Institut für Markt- und Kommunikationsforschung. Unsere Klienten aus der Politik und Wirtschaft waren bekannt und angesehen und wir waren stolz darauf, für sie forschen zu dürfen.

In meinem Verband war das bekannt.

Ja. Sagte man: Eine Befragung auf der Strasse ist ein überzeugendes Argument. Wir – wer auch immer „wir“ sein sollte – wir stellen uns auf die Strasse und befragen die Menschen. Und dann geben wir – und das war der Sinn der Sache – das Ergebnis an den OB der Stadt. Einer von meinen Kollegen im Verband meinte dann: Ob wir wohl 50 Menschen dazu bewegen können, mit uns zu reden?

Wie, sagte ich: 50 Menschen?

Ja. Sagten die anderen. 50 Menschen wäre eine tolle Sache.

Klar sind 50 Menschen eine tolle Sache. Aber: Wie wollen wir einen OB mit den Stimmen von 50 Menschen motivieren, ein neues Gesetz in Gang zu bringen? Nach einer halben Stunde hatte man sich auf 100 Menschen geeinigt. Mit dem Zusatz: Ob wir das wohl schaffen werden?

Warum so zaghaft?

Die Jungs und Mädels, die hier zusammen sassen, waren die Menschen, die täglich über Millionen entschieden. Ihre Denkweisen waren nicht 100 oder 1.000. Es waren 1.000.000 und mehr!

Mir war klar, dass ich meine lieben Kolleginnen und Kollegen jetzt schockieren musste. Nicht weil ich Schocks mag – aber ich musste ihnen schon sagen, wie so etwas in der Realität funktioniert. Dass man an den verantwortlichen Stellen – sorry – 100 Menschen als Beweis nicht gelten lassen wird. Man wird schmunzeln und zur Tagesordnung übergehen.

Noch bevor ich den Gedanken: „Wie sag‘ ich es das denn jetzt?“ zu einem Satz modellieren konnte, war es raus:

1.000 INTERVIEWS!
1.000 Interviews?

Das Entsetzen war gross. Nur unser Präsident war begeistert. Und dann ging das los, was zumeist los geht, wenn ein Hochbegabter – eine Hochbegabte – eine Idee und einen Weg vor Augen hat: GEHT NICHT! FUNKTIONIERT NICHT! SCHAFFEN WIR NICHT! WIR SIND DOCH NICHT VERRÜCKT! WER SOLL DAS DENN ALLES ZAHLEN?

Ich hörte mir das eine Stunde an, während ich das Konzept schrieb, die Umsetzung des Konzepts plante und einen Entwurf für den Fragebogen entwarf. Unser Präsident hatte mich aus den Augenwinkeln beobachtet und rief mich auf – nach vorne zu kommen und die Einzelheiten zu präsentieren. Gesagt. Getan.
Wir fanden über 50 Mitglieder aus dem Wirtschafts-Verband, die mitmachten. Manager*innen, die ich mit meinem Team für diesen Einsatz schulte. Es waren wohl die Interviewer*innen mit den höchsten Stundenlöhnen, die hier und heute ehrenamtlich auf die Strasse gingen und sehr mutig die Menschen nach ihrer Meinung befragten.

Um Mitternacht hatten wir 1.037 Interviews geschafft. Alle von meinen Forscherkollegen und mir kontrolliert. Alle perfekt. Es war ein harter Job – aber selten habe ich ein Team von fast 100 „Mitarbeiter*innen“ so begeistert arbeiten gesehen.

Am nächsten Morgen wurde noch einmal kontrolliert. Und dann gingen die Fragebögen ins Rechenzentrum zur Uni. Ich schrieb dazu einen Bericht für die Präsentation. Mein Team zeigte einen bewundernswerten Einsatz. Und so konnte ich meiner Assistentin auch nicht die Bitte abschlagen, die Ergebnisse beim OB präsentieren zu dürfen.

Der OB schien sehr zufrieden. Und so wanderten unsere Ergebnisse weiter „nach oben“. Und so wurde aus unserer Idee der Beweis, dass die Menschen diese Verbesserung ihres Alltags wirklich wollten.

Schliesslich wurde aus dem Beweis ein Gesetz in Deutschland, das jedem Menschen den Alltag etwas besser macht. Zur Freude der Menschen.
Nein, so faszinierend wie ein Picasso ist dieses Gesetz nicht.

Aber es erleichtert seitdem allen Menschen ihr Leben. Und das Tag für Tag in Deutschland.

Wenn Sie Unternehmer*in sind: Gründen Sie einen Think Tank mit Ihren Hochbegabten und allen, die mutig sind und gross denken und handeln können. Dann sind Sie nicht nur Ihre Probleme los. Sie haben auch die Chance, die Welt ein bisschen besser machen zu können.

Was sagte John F. Kennedy in seiner Antrittsrede am 20. Januar 1961 in Washington, D.C.:

„Fragt nicht, was euer Land für euch tun kann - fragt, was ihr für euer Land tun könnt (…) fragt, was wir gemeinsam tun können für die Freiheit des Menschen.“[1]

Lilli Cremer-Altgeld
Mobil 0049 1575 5167 001