JAHRES BERICHT 2018 - advancing analytics - ISAS
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JAHRES
BERICHT
2018
advancing analytics
VORWORT
Liebe Leserinnen
und Leser
Auch 2018 haben wir die Entwicklung von analytischen Methoden
für die Gesundheitsforschung zielstrebig vorangetrieben und
nutzen wie gewohnt gern die Gelegenheit unseres Jahresberichts,
um mit Ihnen gemeinsam noch einmal auf die entstandenen
spannenden Forschungsergebnisse zurückzublicken. Als Wissen-
schaftler freue ich mich dabei besonders über die Anerkennung,
die unsere Forschung in der Fachwelt gefunden hat, und die sich
nicht zuletzt in unseren Publikationen und Erfolgen im Wettbewerb
um die F
örderung unserer neuen Projekte niederschlägt.
Allerdings wäre unsere Forschung ohne ein starkes Team im Hin-
tergrund nicht möglich, und so möchten wir in diesem Jahr auch
einmal den Blick auf eines der Großprojekte unserer Infrastruktur
richten – die Sanierung unseres »Vereinsheims«, dem ISAS City. Ein
Projekt, das für mich auch verdeutlicht, was uns am ISAS jenseits
der Forschung ausmacht: Teamgeist und Engagement, der Mut, sich
Herausforderungen zu stellen und die Fähigkeit, sie zu b
ewältigen,
selbst wenn es einmal nicht so läuft wie geplant.
Für ihren Einsatz für das Gelingen des »Großprojekts ISAS« möchte
ich allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in Forschung und
Infrastruktur an dieser Stelle herzlich danken.
Ich wünsche Ihnen eine angenehme Lektüre und interessante
Einblicke in unsere Arbeit.
Prof. Dr. Albert Sickmann
1 JAHRESBERICHT 2018 1
INHALT
Publikationen 86
Das ISAS im Profil 29 Vorträge 96
Jahresrückblick 6 Krankheitsmechanismen und Targets 32 Veranstaltungen 101
Unser Jahr in Zahlen 8 Biomarker 42 Drittmittelprojekte 106
Helden der Baustelle 14 Imaging 54 Schutzrechte 108
Biogrenzflächen 58 Absolventen 111
Feinmechanische Werkstatt 73
HIGHLIGHTS 2018 Strategiefonds 68 Stipendien 112
Organisation 78
Organigramm 79 Preise 112
WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG Gremien 80 ISAS-Mitgliedschaften in Fachverbänden 113
Fördermittelgeber 114
ÜBER DAS ISAS Impressum 115
AKTIVITÄTEN 2018
2
HIGHLIGHTS
2018
← 4 Highlights 2018 JAHRESBERICHT 2018 5
JAHRES-
RÜCKBLICK
Oktober
Der Verein zur Förderung der
biomedizinischen und klinischen
Forschung e.V. hat am 23. Oktober
im Rahmen des Dortmunder
Biomedicine Summits erneut den
Biomedizin-Förderpreis vergeben.
Einer der Preisträger ist Dr. Robert
Ahrends, der am ISAS die Arbeits-
Juni
gruppe Lipidomics leitet. Neben
Sportlicher Ehrgeiz: Das ISAS-Team Robert Ahrends wurde bei der
Insane Scientists Are Speeding Veranstaltung auch Dr. Mikheil
hat an der Tough Mudder Saison August
Gogiashvili aus der Arbeitsgruppe November
2018 teilgenommen. Zusätzlich Zum zweiten Mal in diesem Jahr Bioresponsive Materials aus-
war ein Team des ISAS am 7. Juni Vom 11. bis 13. November fand am
wird das ISAS Teil eines Inno- gezeichnet. Er erhielt eine Ehren-
Teil des AOK-Firmenlaufs. ISAS Campus das 4. Lipidomics
vative Training Networks (ITN) urkunde des Vereins für seine
Forum statt. Etwa 80 Teilnehmen-
für die gemeinschaftliche Forschung zum Metabolismus des
de kamen zu der internationalen
Ein Forscherteam des ISAS und Doktorandenausbildung. Im neuen Mammakarzinoms.
Konferenz, die nach 2016 bereits
der University of Victoria, Kanada, ITN TICARDIO – Thrombo-Inflam
Februar zum zweiten Mal zu Gast in Dort-
etabliert derzeit erfolgreich ein mation in Cardiovascular Disease Im Rahmen von Leibniz im Landtag mund war und auch in diesem
Die Global Young Faculty (GYF) Set von Multiplexanalysen für stehen pathologische Prozesse besuchten Leibniz-Wissenschaft- Jahr von Wissenschaftlerinnen
traf sich Mitte Februar zu das Proteom der Maus. Durch bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen lerinnen und -Wissenschaftler die und Wissenschaftlern des ISAS
einem Kamingespräch mit dem April das Multiple Reaction Monitoring im Fokus. 15 junge Naturwissen- NRW-Landtagsabgeordneten zu und des Forschungszentrums
ehemaligen Bundestagspräsiden wurde ein neues Assay-Set ent- schaftlerinnen und Naturwissen- persönlichen Gesprächen über
Auch bei der diesjährigen Jobmesse Borstel organisiert wurde.
ten Norbert Lammert. Dieses wickelt, das das bislang größte schaftler werden dabei von der Wissenschaftsthemen, die ihnen
Stellenwerk in Bochum am 18. April
Gesprächsformat hat der fünfte seiner Art ist und aus Sicht seiner Europäischen Kommission über am Herzen liegen.
war das ISAS vor Ort und hat Gute Nachrichten für das ISAS:
GYF-Jahrgang ins Leben gerufen, Entwicklerinnen und Entwickler 48 Monate mit vier Millionen Euro
Nachwuchswissenschaftlerinnen Dank aktueller Verlängerungen ist
dem auch die ISAS-Wissenschaft- einen vielversprechenden Schritt gefördert.
und Nachwuchswissenschaftler das Institut nun in drei DFG-Son-
lerin Ayten Kalfe-Yildiz angehört. hin zu einem neuen »Goldstan-
über mögliche Karrierewege derforschungsbereichen aktiv:
dard« in der Proteomanalyse
informiert. SFB876, SFB1116 und TR240.
darstellt.
FEBRUAR APRIL MAI JUNI JULI AUGUST SEPTEMBER OKTOBER NOVEMBER
Februar
Durch den Einsatz von Proteinana
lysen gelingt es Wissenschaftle-
rinnen und Wissenschaftlern von
ZMT, ISAS und der Uni Bremen, die
Reaktion von Rifforganismen und
ihren Symbionten auf Umweltver- Mai
änderungen besser zu verstehen: Das ISAS ist als Projektpartner
Das Forscherteam gewann neue an dem neuen DFG-Sonderfor Juni September Oktober
Erkenntnisse über deren Reaktion schungsbereich (SFB) Thrombo- Juli
April
auf die steigende Meerestempe zyten – molekulare, zelluläre und Am 9. Juni fand in Berlin die Mitte September trafen sich alle Bei der WissensNacht Ruhr am
Das ISAS hat seine Evaluierung
ratur. Prof. Kristina Lorenz, Leiterin Lange Nacht der Wissenschaften Doktorandinnen und Doktoranden 28. September zeigt das ISAS in
systemische Funktionen unter erfolgreich abgeschlossen:
der Abteilung Biomedizinische an über 100 Veranstaltungsorten des ISAS zu ihrer jährlichen, der DASA in Dortmund, wie im
physiologischen und pathologi- Die Gemeinsame Wissenschafts-
Forschung am ISAS, hat den in und um die Hauptstadt statt. selbstorganisierten Summer Labor Moleküle voneinander
Dr. Dimitra Gkogkou aus der schen Bedingungen beteiligt. konferenz GWK bestätigte nun die
renommierten Arthur-Weber- Auch das ISAS war wieder mit School am Standort ISAS Campus getrennt und analysiert werden
Arbeitsgruppe In-Situ-Spektro Ziel des SFB ist es, die komplexen Empfehlung der Leibniz-Gemein-
Preis der Deutschen Gesellschaft dabei und erklärte Besucher in Dortmund. Die Veranstaltung – und wie man aus diesen Infor-
skopie hat den mit 3.000 Euro und bislang unzureichend schaft zu einer Weiterförderung
für Kardiologie (DGK) für ihre gruppen, wie man einen Blick in dient vor allem dem gegenseiti- mationen zum Beispiel eine
dotierten Adlershofer Disserta- verstandenen Funktionen von für eine volle Evaluierungsperiode
Forschung zur Herzinsuffizienz das Innere der Materie werfen gen interdisziplinären Austausch Krankheit diagnostizieren kann.
tionspreis gewonnen. Sie war Blutplättchen zu entschlüsseln. von sieben Jahren.
verliehen bekommen. kann, wie solche Untersuchungen sowie als Informationsveran-
als eine von drei Finalistinnen
und Finalisten nominiert und funktionieren und wie man staltung zu Fördermöglichkeiten Anlässlich des Welt-Thrombose
überzeugte in der Endausschei- Girls' Day in Dortmund am damit Substanzen voneinander und Karrierewegen durch externe tages am 13. Oktober veröffentlicht
dung am 14. Februar mit ihrem 26. April: Unter dem Motto Was unterscheiden kann. Gäste. das ISAS das erste ISAS Whitepaper
15-minütigen Vortrag, in dem die Welt zusammenhält – den zur Zukunft der Proteindiagnostik
sie das Thema ihrer Dissertation kleinsten Dingen auf der Spur bot Erneut erhielt das ISAS das Mit einer Feierstunde an der und stellt einen Thrombose-Radar
darstellte. das Institut zehn Schülerinnen Zertifikat berufundfamilie, TU Dortmund wurde am 17. Sep- vor, der von der ISAS-Arbeitsgruppe
ab 13 Jahren die Möglichkeit, sich welches feierlich in Berlin tember das Drug Discovery Hub Standardisierung entwickelt wurde.
in den Labors umzuschauen und verliehen wurde. Dortmund (DDHD) eröffnet, an
eigene Versuche zu machen. dem auch das ISAS als Koopera-
tionspartner beteiligt ist.
← 6 Highlights 2018 JAHRESBERICHT 2018 7
189 109
UNSER JAHR Beschäftigte an allen Standorten Beschäftigte
13,1 Mio. €
hatte das ISAS am 31. Dezember 2018. am ISAS City in
IN ZAHLEN
Die 189 Personen verteilen sich auf alle drei
Dortmund
Standorte: ISAS City und ISAS Campus in
Dortmund sowie ISAS Berlin.
Fördersumme für das ISAS
Das ISAS erhielt von Bund und Ländern im
Jahr 2018 insgesamt 13,1 Millionen Euro an
Zuwendungen zum Kernhaushalt. Zusätz-
lich warb das Institut 3,735 Millionen Euro
an Drittmitteln ein.
54
3 Beschäftigte am
ISAS Campus in
Dortmund
Standorte
Das ISAS besitzt
zwei Standorte
in Dortmund und
einen in Berlin.
104
Männer
Von 189 Beschäftigten
an allen Standorten sind
104 männlich.
26
Beschäftigte
am Standort
ISAS Berlin
3.416 m2 2.119 m2 1.314 m2 85
ISAS City ISAS Campus ISAS Berlin Frauen
Von allen Beschäftigten
am ISAS sind insgesamt
85 Frauen.
6.849 m2
Hauptnutzfläche
an allen Standorten
1952
Gründungsjahr des ISAS
stehen dem ISAS zur Verfügung.
Das ISAS wurde 1952 gegründet und
feierte 2018 seinen 66. Geburtstag.
← 8 Highlights 2018 JAHRESBERICHT 2018 9
94 45
Forscherinnen
und Forscher
Promovierende
Zu den 94 wissenschaftlichen
Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern
29.700
arbeiten aktuell am ISAS,
darunter 36 Wissenschaft- zählen 19 Doktorandinnen Reaktionsgefäße unter 5 ml
und 26 Doktoranden. So viele im Laborjargon »Eppis« genannte
lerinnen.
Gefäße in den Größen 0,2 ml, 0,5 ml, 1,5 ml,
2,0 ml und 5,0 ml wurden im ISAS im Jahr 2018
bestellt und verbraucht.
29 %
Internationale
19
wissenschaftliche Frauen
Beschäftigte
5
100
29 Prozent der Wissenschaftler
innen und Wissenschaftler am
ISAS kommen aus dem Ausland.
26
4
Publikationen
Männer
Im Jahr 2018 wurden am ISAS
insgesamt 100 Publikationen in
referierten Zeitschriften veröf
fentlicht. Ihr durchschnittlicher
Impact-Faktor lag bei 4,9.
33 %
Öffentlich zugängliche
3
Publikationen
33 Prozent der Publikationen waren
2
kostenfrei zugänglich, namentlich
Open Access Publikationen.
1
← 10 Highlights 2018 JAHRESBERICHT 2018 11
68
Vorträge
haben Wissenschaftlerinnen
und Wissenschaftler des ISAS
insgesamt im Jahr 2018 auf
34
Konferenzen und an anderen
Institutionen gehalten.
Posterpräsentationen
wurden 2018 von ISAS Wissenschaftlerinnen
und Wissenschaftlern gehalten. 54
Vorträge auf internationalen
124.300
Konferenzen
wurden von ISAS-Mitarbeiterinnen
und -Mitarbeitern präsentiert.
Arbeitshandschuhe
= 1.000
wurden am ISAS im Jahr 2018
bestellt.
50
ISAS als Gastredner
Zu 50 der 68 Vorträge wurden
Referentinnen und Referenten
des ISAS e ingeladen.
9.652
Gefahrene Kilometer
mit dem E-Golf
6
Seit seiner Anschaffung hat der E-Golf 9.652 km
Promotionen
zurückgelegt. Im Vergleich zu einem Golf-Benziner im
10
durchschnittlichen Einsatz ergibt dies eine Einsparung Dazu gehörten sechs
von ca. 675,5 Litern Benzin und 2,5 Tonne CO2. abgeschlossene Doktorarbeiten…
4
Wissenschaftliche
Abschlüsse B Sc. und M Sc.
Im Jahr 2018 konnte das … sowie zwei Bachelor-
ISAS insgesamt zehn und zwei Masterarbeiten.
Abschlüsse verzeichnen.
← 12 Highlights 2018 JAHRESBERICHT 2018 13
HELDEN
DER BAUSTELLE
Viele der Arbeiten am ISAS finden
hinter verschlossenen Labortüren
statt. Aber dieses Experiment ist
für alle offen: die »Neugestaltung
des Eingangsbereiches des
Dortmunder Institutsgebäudes«
am Standort ISAS City. 2017 haben
die Arbeiten begonnen, seit dem
letzten Jahr sind es vor allem die
Kollegen intern, die das Projekt
voranbringen. Ein Blick hinter die
Bauabsperrungen und in das Team,
das wie selbstverständlich die
Ergebnisse schafft, die externe
Firmen nicht liefern konnten.
← 14 Highlights 2018 JAHRESBERICHT 2018 15
A
Auf dem Planungszettel ist alles ganz miteinander verbinden, sowie alle Ebenen
einfach: Architektenwettbewerb, mit einem neuen Lastenaufzug barrierefrei
Bauantrag, Baugenehmigung, Aus- erschließen. Im neuen Obergeschossbereich
schreibung – und los geht’s. Doch so sind unter anderem zwei Vorstandsbüros
einfach ist es nicht. Die Realität hat oft ihre geplant. Innen und außen soll der Standort
eigenen Pläne, beim Bauen wie bei der ein modernes Gesicht bekommen, einladend
Arbeit im Labor. Und so läuft auch die große und mit mehr Raum für interdisziplinären
Baumaßnahme am Stammsitz ISAS City mit Austausch und Kommunikation. Besonders
Umwegen. Vom Ziel abbringen lässt sich gut setzen dies KohlmayerOberst Architekten
dadurch keiner. Im Gegenteil: Die Kollegen aus Stuttgart in ihrem Entwurf um: Sie gehen
rund um den Leiter der Technischen Infra- als Gewinner aus dem Wettbewerb hervor.
struktur, Dieter Schrot, nehmen die Fertig-
Soweit der Plan – und schon beginnen die
stellung einfach selbst in die Hand.
Umwege: Nach dem Bauantrag im Mai 2015
dauert es ganze 10 Monate, bis die Baugeneh-
Vom Start in die Warteschleife
migung von der Stadt Dortmund vorliegt.
Der Startschuss fällt 2014 mit der Entschei In dieser Zeit passiert: nichts. Solange keine
dung, die fällige Sanierung für den Eingangs- Baugenehmigung da ist, können die weiteren
bereich anzugehen, inklusive des Fahrstuhls Schritte nicht in die Planung gehen. Dieter
und dem im Bestand auslaufenden Brand- Schrot, der intern für die Koordination der
schutz. In einem Architektenwettbewerb Baumaßnahmen verantwortlich ist, muss
werden Vorschläge und Lösungen gesucht: warten. Er hat bereits die letzten Bau- und
Der neue Eingang soll den zweigeschossigen Renovierungsarbeiten am ISAS begleitet:
Keiner da, der den Job übernimmt derung ist ab sofort nicht die Koordination
nördlichen Baukörper und den dreigeschos- von 2005 bis 2009 am Standort ISAS Campus,
der beauftragten Firmen, sondern überhaupt
sigen südlichen Baukörper auf zwei Ebenen oder 2014 am Standort ISAS Berlin. Die eigentlichen Ausschreibungen für den
Firmen zu finden, die im vorgesehenen
Bau beginnen im Sommer 2016. Abbruch
Kostenrahmen und Zeitplan Aufträge an-
Schon im Zuge des Bauantrags im Oktober und Rohbau, Fassade, Treppenhaus, Stahl-
nehmen und erfüllen können.
2015 zeigen sich bei einer Bodenuntersu bau, Elektro – es sind viele Gewerke, die
chung mit Probebohrungen, dass das U
nvor- jetzt in der Umsetzung zusammenspielen. Abbruch und Rohbau des Bauteils für den
hergesehene Teil des Plans ist: Die Stollen Aber die geplanten externen Hauptdar- neuen Eingangsbereich laufen ab Anfang
einer alten Zeche, vor allem aber unbekannte, steller sind nur schwer auf die Baustelle 2017 noch einigermaßen planmäßig, doch
durch wilden Bergbau entstandene Stollen, zu holen. Der Bauboom und der in ganz beim Innenausbau wird es kompliziert. Für
die in keiner Karte verzeichnet sind, desta- Deutschland herrschende Fachkräfteman- Stahlbau und Elektro ist es von Anfang an
bilisieren den Boden; dazu kommen zwei gel haben auch das Ruhrgebiet und damit schwierig, und jetzt hängt der eine Schritt
Fliegerbomben aus dem zweiten Weltkrieg das ISAS City erreicht. Der Moment für am nächsten. Die neuen Fluchttreppen
auf dem Grundstück des ISAS sowie vier die geplanten Maßnahmen ist schwierig, werden als erstes angelegt – und bleiben
weitere auf der angrenzenden Wiese des die Zeitfenster für einzelne Bauabschnitte bis zur Abnahme im Februar 2019 im Bau.
Max-Planck-Gymnasiums, die entschärft können sich vor diesem Hintergrund Durch die offene Baustelle zieht sich die
werden müssen. Die Erschließung des Bau- immer wieder verschieben. Die Herausfor- Neugestaltung der Aufzugsanlage. Sie kann
lands erzählt auch von der bewegten immerhin »separat« fertiggestellt werden.
Geschichte der Region und des Industrie- Für andere Bauabschnitte heißt es immer
standorts rund um das heutige ISAS City. wieder warten. »Material kann man heute
Die Gegenwart hat andere Geschichten zu Material kann man online bestellen, online bestellen, das ist am nächsten Tag
erzählen. In der Folge erlebt die Baustelle das ist am nächsten Tag da da – die ausführenden Firmen leider nicht«,
Dieter Schrot noch ganz neue Episoden ... – die ausführenden Firmen leider nicht. sagt Dieter Schrot.
Leitung Technische Infrastruktur
← 16 Highlights 2018 JAHRESBERICHT 2018 172014 Mehrbelastung liegenbleiben. »Es gibt
Architektenwettbewerb wenig Sachen, die wir hier nicht können«,
beschreiben die Kollegen die internen
Ressourcen der Werkstatt am ISAS. Und:
»Wir machen das, was wir gelernt haben.
Wenn wir es nicht selbst machen, geht gar
nichts weiter.« Erster Erfolg: Pünktlich
Mai 2015
zum Winter 2018 steht die Heizung und ist
Bauantrag betriebsbereit. Die Feininstallation kann
und muss noch warten.
Neu interpretiert: Der Bauzeitenplan
Die Haustechnik wird zur zentralen Koor-
dinationsstelle für das Projekt. Der ursprüng-
März 2016 lich aufgesetzte Bauzeitenplan wird dabei
Baugenehmigung frei interpretiert. Er ist wie ein Puzzle: »Wenn
ein Teil rausfällt, passt das ganze Bild nicht
Christian Kaiser Noah Wengrzik
mehr.« Denn in dieser Phase läuft nichts
Team Gebäudetechnik Azubi im Team Gebäudetechnik
Sommer 2016
wirklich normal – und vieles, was nachein
Ausschreibungen
ander geplant war, findet jetzt parallel statt.
»Wenn wir den Bauzeitenplan sehen, lachen
Dann machen wir’s eben selbst
wir«, sagt Michael Schack. Der Plan hängt
Januar 2017
Im Sommer 2017 kommt dann der entschei- Anlagenmechaniker Michael Schack und Baubeginn an der Wand wie ein Kunstwerk – oder
dende Einschnitt: Die beauftragte Firma Christian Kaiser sowie Azubi Noah Wengrzik wie ein Wunschzettel, der in seiner klaren
für Heizung / Sanitär gibt ihren Auftrag konzentrieren sich jetzt zusammen mit Abfolge von Schritten viel zu einfach und
komplett zurück. Viel hat sie nicht geschafft: Dieter Schrot nicht mehr auf die Instand- Herbst 2017 linear erscheint für das, was hier stattfindet.
einen Spülkasten abgeklemmt, einen haltung, sondern die Neuprojektierung. Abbruch und Rohbau Statt eines Plans an der Wand wäre eine
Oktober 2017
Dacheinlauf, dann war sie weg. Der Grund: »Wir sind komplett in die Neubauplanung Einbau Aufzug Planungsskulptur in 3D angemessen – sie
(Fertigstellung: Mai 2018)
Terminschwierigkeiten, weil die Planung und Ausführung eingestiegen – das ist neu. muss wohl noch erfunden werden.
sich um fast ein Jahr verzögert hatte. Kurz- Aber es macht auch Spaß, weil wir die An-
Sommer 2018
fristigen Ersatz zu finden, ist unmöglich. lagen jetzt von Anfang an selbst aufbauen Die Helden sind überall
Heizung, Sanitär
Weiteres Warten ist auch keine Option, können.« Das kann auch für die spätere inhouse ausgeführt
Neben der Haustechnik und der Werkstatt
denn das würde alle weiteren Schritte un- Arbeit von Vorteil sein: Je besser man die
Herbst 2018 sind viele weitere Stellen im Haus direkt
bestimmt verzögern. Also gibt es für Dieter Anlage kennt, desto einfacher werden Heizung betriebsfertig oder indirekt am Baugeschehen beteiligt.
Schrot und sein Team nur einen Weg: Wir später Diagnose, Reparatur, Austausch und
Allen voran natürlich der Einkauf: Hier
machen’s selbst. Erweiterung.
gehen die Ausschreibungen in die V
ergabe,
März 2019
Werkzeug, Technik, Fachleute – alles ist Unterstützt werden die vier von ihren Fertigstellung Fassade,
hier werden die Ausführungsschritte aus
schließlich intern vorhanden. Und das Kollegen aus der Werkstatt. Hier sind Fach- Außengerüst entfernt der Planung aufwendig für den Markt
Herbst 2019
Team der Haustechnik ist bereit: Die zwei leute für Feinmechanik und Elektronik umgesetzt. Carolin Müschenborn hat die
Fertigstellung Innenausbau
vorhanden, auch Schreiner- und L
ackier- (geplant) Entwicklung der letzten zwei Jahre direkt
arbeiten können professionell erledigt miterlebt. Auch sie findet es gerade bei
werden. Sie übernehmen darüber hinaus diesen besonders aufwändigen Bauaus-
Es gibt wenig Sachen, Jobs, die auf der Baustelle anfallen – oder schreibungen frustrierend, wenn Firmen
die wir nicht können. die in der Haustechnik aufgrund der 2020
ihre Aufträge nicht wahrnehmen.
Bezug
← 18 Highlights 2018 19Am Anfang war ein Loch.
Dann wurde es Christo-mäßig verhüllt.
Das funktioniert beim ISAS anders. Wenn Von Baggern und Kunst am Bau
hier jemand ausfällt, wird die Lücke wieder
Rund um das ISAS City verfolgt auch Alex
gefüllt. Im Einkauf hat Yvonne Köster die
von Bohlen die Fortschritte auf der Baustelle.
Ausschreibungen rund um den Neubau
Er dokumentiert auf Fotos, wie es voran-
intensiv betreut, befindet sich nun aber im
geht und hat einen Blick für die kleinen
Mutterschutz. Für Kontinuität an dieser
Geschichten drum herum. »Am Anfang war
wichtigen Schnittstelle sorgt jetzt ihr Vor-
ein Loch. Dann wurde es Christo-mäßig
gänger, Simon Leal, der von der Auslobung
verhüllt«, sagt er. Und: »Die Stimmung auf
des Architektenwettbewerbs 2014 bis 2017
der Baustelle ist gut, es geht aber langsam
die Ausschreibungen im Einkauf verant-
voran«. Seiner Ansicht nach ist der große
wortet hat und erst im letzten Jahr intern
Bagger gefährlich an die Baugrube heran-
auf seine neue Stelle als Referent für Orga-
rückt. »Fast wäre er reingefallen«, sagt von
nisationsentwicklung gewechselt ist. Auch
Bohlen mit einem Zwinkern. Dann wurde
für ihn ist es selbstverständlich, sein Know-
doch ein kleinerer Bagger per Stahlseil in
how für Ausschreibung, Projektplanung
die Grube gelassen. »Großes Spielzeug für
und Vergaberecht für die restliche Projekt-
große Jungs (und Mädchen)!«
laufzeit noch einmal im Einkauf mit einzu-
bringen. »Die Ressourcen im Haus sind ja Über die Fassade gibt es geteilte Meinungen
da«, sagt er. Das könnte als Überschrift über – sind die Querstreben eine Art Logo? Ist das
der ganzen Baustellengeschichte stehen. »Kunst am Bau«? Wahrscheinlich erschließt
sich das Gesamtkunstwerk (und die Fliesen),
Und schließlich gibt es, neben dem Einkauf,
noch all die anderen Kolleginnen und Kolle-
gen, die das Projekt unterstützen. Denn die
Improvisation betrifft alle, die hier arbeiten.
Viele Büros mussten umziehen und sich
ihren Arbeitsplatz übergangsweise woan
ders einrichten und auf kleinem Raum
teilen. Zum Beispiel im 2. Obergeschoss,
wo das ehemalige Sitzungszimmer umfunk-
tioniert wird zum wissenschaftlichen Büro.
An vielen Stellen rücken die Mitarbeite
rinnen und Mitarbeiter des ISAS für die
Baumaßnahmen zusammen – Kollegialität
ist hier selbstverständlich und auch eine
Form der Unterstützung.
001 Das offene, über drei Geschosse entwickelte Foyer nimmt im Erd
geschoss den Empfang, im 1. Obergeschoss die Querung zwischen
den Bestandsgebäuden sowie im 2. Obergeschoss einen multifunk-
Jürgen Lonzynski tionalen Mitarbeiterraum auf. Vertikale Gärten in der Eingangshalle
Feinmechanische Werkstatt sorgen für eine angenehme Atmosphäre und eine gute Akustik.
Im 3. Obergeschoss tragen die stark raumbildenden geschlossenen
Wandscheiben den angebundenen Vorstandsbereich. Von hier aus
kann man bis zum Stadion sehen – oder in die andere Richtung.
← 20 Highlights 2018 JAHRESBERICHT 2018 21Der Bauzeitenplan ist wie ein Puzzle: sieht man beim Gang über die Baustelle
Wenn ein Teil rausfällt, passt das ganze Bild gut, wie die Struktur gedacht ist: Im Rohbau
nicht mehr. treten die geplanten Achsen, die Flächen
und ihre Verbindungen deutlich hervor. Die
Ebenen, die sich im Neubau des Eingangs-
bereiches treffen, die helle Offenheit, die
wenn alles fertig ist. Die Urteile über den
die Kommunikation fördern soll, die freiere
Bau wirken nicht kritisch, sondern sympa-
Raumeinteilung, neue funktionale Flächen.
thisch und neugierig. Das Vergnügen am
Wandel ist bei allen offensichtlich. Hier am Aus Decken, Wänden und Böden ragen
ISAS hat sich in der Vergangenheit schon Kabel heraus wie kleine winkende Arme:
immer viel verändert, sowohl an den Inhal- Hallo, hier ist noch ein Job offen! Dieter
ten als auch an den Räumen. Die Spektren Schrot und die Mitarbeiter der Werkstatt
im Büro von Alex von Bohlen und seine kennen die Baustellen auf der Baustelle
Erfahrungen mit der Geschichte der Labore natürlich genau. Die Elektrik gehört schon
erzählen davon. Die Freude daran, von der immer dazu. Daran hängen auch in dieser
Sache, an der man arbeitet, immer wieder Phase die nächsten Schritte. Die Kabel
überrascht und herausgefordert zu werden werden verschwinden – wenn die Zeit
– das verbindet hier alle. dafür gekommen ist.
Es passt dann tatsächlich ganz gut, dass
Es wird doch: Die Baustelle lebt
noch nicht alles fertig ist: Der Rohbau wird
Die Baustelle zeigt jetzt klar die Idee hinter zur Kulisse für unser Fotoshooting: Es
dem Entwurf, besser wahrscheinlich als geht um die Bilder, die auf diesen Seiten
später das fertige Gebäude. Im April 2019 zu sehen sind. Auch diese Aufgabe gehen
← 22 Highlights 2018 JAHRESBERICHT 2018 23Wir machen das, was wir gelernt haben. Die nächsten Schritte
Wenn wir es nicht selbst machen, Was kommt als nächstes? Dieter Schrot
geht gar nichts weiter. ist vorsichtig mit festen Terminen. Wegen
der Elektrik wird sich der Abschluss in
den Herbst hineinziehen. Aber er kann
jetzt wieder auf eine hausinterne Elektro-
fachkraft bauen, denn auch in dieser Ab-
die Kollegen professionell-pragmatisch an.
teilung hatte es längere Ausfälle gegeben.
Troubleshooting, Fotoshooting – es gibt,
Zunächst geht es mit dem Innenausbau
wie gesagt wenig, was sie hier intern im
weiter: Geländer, Treppe und die neuen
ISAS nicht können. Anlagentechniker
Übergänge, Bodeneinbau, Innenanstrich
Christian Kaiser trägt es mit Fassung, dass
und die haustechnische Feininstallation.
das Werkzeug, das er halten soll, vom
Später dann noch das Außengelände und
Fotografen nach Farbe ausgewählt wird.
der Zufahrtsbereich sowie neue Anlagen
Vorstand Jürgen Bethke schaut vorbei,
für Brandmeldung, Notlicht, ergänzender
auch einige Kollegen, und freuen sich:
Blitzschutz und ein Blockheizkraftwerk
Es läuft, die B
austelle lebt. Alle, die hier
mit Notstromversorgung. Einzug und
arbeiten, ob in Büros, Laboren, Werk-
Umzug sind für Ende 2019 geplant. Die
stätten oder am Bau, gehören irgendwie zu
Baustelle wird den Hausdienst, die Werk-
diesem Biotop dazu. Besser können ein
statt und das ganze Team des ISAS City
Bau und seine Nutzerinnen und Nutzer
noch eine Weile beschäftigen. Aber die
nicht zusammenwachsen.
wichtigsten Hürden sind geschafft – mit
viel Kreativität, Know-how und Engage-
ment. Am ISAS, dem Institut für analyti-
sche Wissenschaften und angewandte
Problemlösung, ist wieder einmal ein
spannendes Experiment gelungen.
Michael Schack
Team Gebäudetechnik
← 24 Highlights 2018 JAHRESBERICHT 2018 25WISSENSCHAFT
UND
FORSCHUNG
← 26 Wissenschaft und Forschung JAHRESBERICHT 2018 27DAS ISAS
IM PROFIL
Das Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften – ISAS – e. V.
entwickelt schnelle, präzise und kostengünstige analytische Ver-
fahren für die Gesundheitsforschung, um die Möglichkeiten zur
Prävention, Frühdiagnostik und Therapie von Erkrankungen zu
verbessern. Durch eine Kombination von Fachwissen aus Chemie,
Biologie, Pharmakologie, Physik und Informatik machen wir mess-
bar, was heute noch nicht gemessen werden kann. Dabei steht vor
allem eine Frage im Vordergrund: Wieviel von welcher Substanz ist
wann an w
elchem Ort?
4D-Analytik
Wir wollen möglichst parallel und zu jedem beliebigen Zeitpunkt
die Menge und Art eines untersuchten Stoffes sowie seine Lokali
sation bestimmen. Deshalb haben wir uns die Entwicklung und
Verfeinerung »vierdimensionaler« Analysemethoden zur Aufgabe
gemacht. Sie bilden die Basis für die umfassende Aufklärung
pathologischer Prozesse. Um herauszufinden, wann und wie die
»biologische Entscheidung« zwischen Gesundheit und Krankheit
fällt, brauchen wir analytische Strategien und Werkzeuge, die
simultan Informationen von verschiedenen Molekülklassen (etwa
Proteinen, Lipiden und Metaboliten) erfassen. Solche simultanen
Verfahren werden völlig neue Datentypen hervorbringen, die ihrer-
seits neue Strategien bei der Auswertung erfordern.
← 28 Wissenschaft und Forschung JAHRESBERICHT 2018 29Die Schwerpunktbereiche unserer Tätigkeit liegen in der Aufklärung Transfer und Service
von Krankheitsmechanismen, der Entdeckung möglicher Medika-
menten-Targets und Biomarker sowie der Entwicklung von neuar
Unsere Transfer- und Serviceangebote reichen von Beratungs-
tigen Abbildungs- und Detektionsverfahren für Biomoleküle.
aktivitäten für Wissenschaft, Unternehmen, Medien und Politik
über Auftragsforschung und -messungen bis hin zur Bereitstellung
analytischer Standards. Patentgeschützte Innovationen stellt das
Institut zur Lizenzierung bereit, und es vermarktet sein Angebot mit
Leitziele Unterstützung externer Partner. Das ISAS fördert außerdem Aus-
gründungsvorhaben seiner Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter und
macht seine Arbeiten einer breiten Öffentlichkeit zugänglich, indem
Die Leitziele des ISAS sind exzellente interdisziplinäre Forschung,
es sich regelmäßig auf Fach- und Karrieremessen präsentiert, an
die Qualifizierung des wissenschaftlichen Nachwuchses sowie
öffentlichkeitswirksamen Veranstaltungen wie zum Beispiel Wissens-
der Transfer unserer Ergebnisse in Wissenschaft, Wirtschaft und
nächten oder dem bundesweiten Girls’ Day teilnimmt, Forschungs-
Öffentlichkeit.
ergebnisse aktiv an die Medien kommuniziert und im Rahmen der
jährlichen Veranstaltung Leibniz im Landtag einen regen Austausch
Forschungsleistung zwischen Wissenschaft und Landespolitik organisiert.
Als Indikatoren für die Forschungsleistung zieht das Institut seine Kooperationen
→ Seite 84 ff.
Publikationen, insbesondere in referierten Fachzeitschriften, ebenso
Aktivitäten 2018
heran wie seine Präsenz durch wissenschaftliche Fachvorträge und
Ein weiterer wichtiger Faktor für die Umsetzung unserer Ziele ist
die Einwerbung neuer drittmittelgeförderter Projekte im interna-
die Interaktion mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern
tionalen Wettbewerb. Bei der Auswahl der Wettbewerbe und Förder-
verschiedener Fachdisziplinen weltweit. Daher treibt das ISAS nicht
linien, in denen wir uns um Drittmittel bewerben, streben wir nach
nur den Ausbau seiner eigenen interdisziplinären Kompetenzen,
bestmöglichen Synergien mit unseren langfristig verfolgten For-
sondern auch seine Vernetzung im nationalen und internationalen
schungsprogrammen und stellen komplementäre Fragestellungen
Wissenschaftsumfeld weiter v
oran. Von besonderer Bedeutung ist
in den Vordergrund.
dabei die Zusammenarbeit mit den regional ansässigen Universi
täten: der T
echnischenUniversität Dortmund, der Ruhr-Universität
Nachwuchsförderung Bochum, der Universität Duisburg-Essen und der Technischen
Universität Berlin. Die nationale Vernetzung wird durch die Ein
bindung des ISAS in Netzwerke der L
eibniz-Gemeinschaft, etwa
Zur Förderung unseres wissenschaftlichen Nachwuchses haben
die Forschungsverbünde Gesundheitstechnologien und Wirkstoffe
wir Programme etabliert, die alle Stufen der wissenschaftlichen
und Biotechnologie, und in vom Bundesministerium für Bildung
Laufbahn umfassen: von Angeboten für Bachelor- und Masterstudie-
und Forschung geförderte Verbundvorhaben verstärkt.
rende über eine strukturierte Doktorandenausbildung bis hin
Internationale Partner unterstützen uns bei langfristigen Forschungs-
zu Weiterbildungsangeboten für Postdoktoranden und Nachwuchs
vorhaben, etwa im International Cardiovascular Disease Network
führungskräfte in der Wissenschaft. Zur Förderung der Karriere
und in EU-geförderten Forschungskonsortien.
chancen exzellenter Nachwuchswissenschaftlerinnen und
-wissenschaftler sind am Institut zudem Nachwuchsgruppen eta
bliert. Zusätzlich bietet das ISAS jungen Wissenschaftlerinnen und
Wissenschaftlern weitere Entwicklungsmöglichkeiten durch die
Leitung von Forschungsprojekten. Die möglichst frühe Profilierung
als Führungskraft soll insbesondere Nachwuchskräfte unterstützen,
die eine spätere Berufslaufbahn in der Wissenschaft anstreben.
← 30 Wissenschaft und Forschung JAHRESBERICHT 2018 31Um ein detailliertes Bild von solchen molekularen Krankheitsmecha-
KRANKHEITSMECHANISMEN
nismen zu erhalten, werden in diesem anwendungsorientierten
Forschungsprogramm Multimethodenansätze eingesetzt, die kom-
plexe Daten über Proteine (Proteomics), Fette (Lipidomics) und ent-
UND TARGETS
stehende Abbauprodukte (Metabolomics) zu einem umfassenden
Überblick eines krankheitsrelevanten Vorganges zusammenführen.
Diese sogenannten Multiomics-Technologien werden am ISAS abtei-
lungs- und gruppenübergreifend entwickelt und kombinieren physi-
kalische, biochemische, physiologische, spektroskopische, spektro-
metrische und bildgebende Verfahren. Ein wichtiger Schwerpunkt
in diesem Programm sind kardiovaskuläre Erkrankungen, von Herz-
insuffizienz und Herzinfarkt bis zur Thrombozytenfunktionsstörung.
Proteogenomics für neue
Therapien zur Krebserkennung
Im Jahr 2016 hat sich das ISAS mit einigen führenden Forschungs
Arbeitsgruppe Protein Dynamics
instituten Nordamerikas zusammengeschlossen, um neue Strate-
Prof. Dr. Albert Sickmann
T: +49 (0)231 1392-100 gien für die Krebserkennung und -behandlung zu entwickeln. Zu
albert.sickmann@isas.de
den Partnern zählen das US-amerikanische National Cancer Insti-
In Kooperation mit:
Arbeitsgruppe Standardisierung tute der National Institutes of Health sowie die kanadischen Uni-
Arbeitsgruppe Kardiovaskuläre
Pharmakologie versitäten McGill in Montreal, die University of Victoria in Victoria
und die University of British Columbia in Vancouver. Gemeinsam
wollen die Kooperationspartner Projekte zur Kopplung von Pro-
teom- und Genomanalysen durchführen. Die Zusammenarbeit ist
eine von mehreren neu entstandenen, weltweiten Kooperationen
renommierter Forschungseinrichtungen, Universitäten und Klini-
ken im Rahmen der Initiative Cancer Moonshot, die die damalige
US-Regierung mit ihrem Vizepräsidenten Joe Biden im Januar 2016
ins Leben gerufen hat. Die Ergebnisse der Zusammenarbeit werden
international zugänglich gemacht, um die Krebsforschung global
voranzutreiben.
Das ISAS trägt zu diesen Projekten insbesondere seine Expertise für
Das Forschungsprogramm Krankheitsmechanismen und Targets Untersuchungen im Bereich Proteinabbau und Signalweiterleitung
konzentriert sich auf einen zentralen Aspekt der Gesundheits bei, die im Prozess der Krebsentstehung und -entwicklung von
forschung: die Untersuchung molekularer Mechanismen, die an der großer Bedeutung sind. Die Entwicklung von massenspektrometri-
Entstehung und Progression von Krankheiten beteiligt sind. Diese schen Assays zur quantitativen Darstellung von Signalkaskaden ist
Arbeiten können wichtige Beiträge zur Vermeidung und erfolg dabei auch für die kardiovaskulären und neuromuskulären Pro-
reichen Behandlung von Krankheiten leisten, da sie Ansatzpunkte jekte von Bedeutung. Sie fördern eine analytisch starke Abbildung
für neue Diagnose- und Therapiekonzepte bereitstellen. und letztlich auch einfachere Analyse der Signalübertragung unter
← 32 Wissenschaft und Forschung JAHRESBERICHT 2018 33anderem im Herz, im Skelettmuskel sowie in Thrombozyten und
Adipozyten. Gleichzeitig bieten sie den direkten Zugriff auf die Daten Molekulare Mechanismen
vieler zentraler Signalkaskaden bei Tumorerkrankungen und damit
potenziell interessanter Kandidaten für andere Erkrankungen.
der Herzinsuffizienz
Auf Basis detaillierter Literatur- und Datenbankanalysen zu be-
kannten genetischen Mutationen bei Tumorerkrankungen wurden Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems zählen zu den häufigsten
Arbeitsgruppe
im Jahr 2018 ca. 50 Sequenzen mit Punktmutationen ausgesucht, Kardiovaskuläre Pharmakologie Krankheiten und weltweit zu den häufigsten Todesursachen. Daher
die bei der Entstehung humaner Tumore eine Rolle spielen. Dieser Prof. Dr. Kristina Lorenz ist eine rechtzeitige Entwicklung neuer Strategien zur Vorbeugung,
T: +49 (0)231 1392-103
bioinformatische Data-Mining-Ansatz stellt eine wichtige Grund- kristina.lorenz@isas.de Diagnose und Therapie besonders wichtig. Diese Erkrankungen
lage für die Planung und Konzeption künftiger Proteomics-Studien In Kooperation mit: sind komplex und haben oft multifaktorielle Ursachen. Der Krank-
Arbeitsgruppe Protein Dynamics
dar. Die durchgeführten Meta-Analysen haben gezeigt, dass es je Arbeitsgruppe Standardisierung heitsverlauf und das Ansprechen der Patientinnen und Patienten auf
Arbeitsgruppe Lipidomics
nach Proteinvariante und Mutation zu Anreicherungen definierter Therapien kann dementsprechend sehr unterschiedlich sein. Das
Mutationen im Tumor kommt. Ein Beispiel hierfür ist die Anrei- Projektteam arbeitet daran, diese komplexen Prozesse im Detail
chung der 12. Aminosäure des H-ras-Proteins bei der überwiegenden aufzuklären und im Zusammenspiel mit Begleiterkrankungen zu
Mehrheit von Darmtumoren. Neben der Betrachtung von Proto- untersuchen. Hierfür bezieht es multimethodische Ansätze zur Auf-
Onkogenen (Gene, die bei Mutation positiv auf die Entstehung von klärung der Rolle von genomischen, proteomischen und metabolo-
Tumoren wirken), die im Rahmen des Data-Minings untersucht mischen Parametern in Zusammenarbeit mit den Arbeitsgruppen
wurden, erfolgte auch eine Betrachtung von Tumorsuppressoren, Protein Dynamics, Lipidomics und Standardisierung ein.
deren Wirkung nach Mutation reduziert wird und somit ebenfalls
Im Fokus des Interesses stehen zunächst Kinasen, die viele Schlüssel-
eine Tumorentstehung begünstigt.
funktionen im Körper übernehmen. Das Projektteam untersuchte
verschiedene Strategien, die Kinasefunktionen im Herzen möglichst
selektiv beeinflussen können. Im weiteren Projektverlauf sollen
zusammen mit der Arbeitsgruppe Protein Dynamics die n
ukleären
und zytosolischen ERK 1 / 2-Targets untersucht werden. Im Jahr
2018 konnten für die weitere Untersuchung von ERK 1 / 2 erste Test-
verfahren im neu genehmigten Isotopen-Zellkultur-Labor etabliert
werden. Diese werden dabei helfen, Wirkstoffe zu identifizieren,
mit denen ERK therapeutisch angesprochen werden kann, ohne
dabei kardiotoxisch zu wirken.
Die Regulation und Wirkweise verschiedener Aktivatoren von
β-adrenergen (β-AR) Rezeptoren im Herzen ist trotz zahlreicher
Studien noch nicht verstanden. Das Projektteam hat ein für die
Entwicklung künftiger Diagnose- und Therapiestrategien vielver-
sprechendes β-AR-aktivierendes Protein identifiziert (Raf-Kinase-
Inhibitorprotein – RKIP) und Hinweise darauf gefunden, dass
insbesondere Patientinnen und Patienten mit einer ischämischen
Herzinsuffizienz von einer Gentherapie mit RKIP oder einer In
duktion von RKIP-Expression profitieren könnten.
← 34 Wissenschaft und Forschung JAHRESBERICHT 2018 35Multiomics
002 Herzinsuffizienz kann viele Ursachen Diabetes
haben. Ganz oben auf der Liste der
Verursacher steht allerdings, wie bei
allen kardiovaskulären Erkrankungen, Ein systembiologischer Ansatz für
das so genannte »tödliche Quartett«:
hoher Blutdruck, starkes Übergewicht, die kardiovaskuläre Forschung
Diabetes und hohe Blutfettwerte. Hohe Blutfettwerte
Das »tödliche Quartett« wird wiederum
von einer ungesunden Lebensweise
begünstigt. Fast genauso schlecht
für das Herz ist aber auch übertrie In den letzten Jahrzehnten ist die Anzahl der globalen und
bener Gesundheitswahn, etwa zu viel Arbeitsgruppe Lipidomics
Ehrgeiz beim Sport: Wer zum Beispiel Herzrhythmusstörungen spezifischen Omics-Analysen für unterschiedliche Moleküle stetig
mit einem grippalen Infekt joggen geht, Dr. Robert Ahrends
riskiert eine M
yokarditis, eine Herz- T: +49 (0)231 1392-4173 gestiegen. Die Methoden wurden zu wichtigen Werkzeugen einer
muskelentzündung, die das Herz im robert.ahrends@isas.de
schlimmsten Fall auf Dauer schwächt. modernen Analytik und trugen wesentlich zur Aufklärung kom
Und auch Herzrhythmusstörungen In Kooperation mit:
Herzinfarkt
oder schwere Vorerkrankungen wie Arbeitsgruppe Kardiovaskuläre plexer biologischer Systeme bei. Wenn die Ergebnisse dieser Tech-
ein Herzinfarkt können eine Herz- Pharmakologie
insuffizienz verursachen. Arbeitsgruppe Protein Dynamics niken einzeln betrachtet werden, bleiben oft wichtige Beziehungen
Arbeitsgruppe Miniaturisierung
und kausale Zusammenhänge zwischen verschiedenen Molekül-
Starkes Übergewicht
klassen wie zum Beispiel Metaboliten und Proteinen verborgen.
Nur ein k
ombinierter Ansatz kann durch die Integration der kor-
Übertriebener Ehrgeiz beim Sport respondierenden Daten ein allumfassendes Bild von biologischen
Prozessen, wie zum Beispiel crosstalk in und über Signaltransduk-
tionswege hinweg, zeigen. Die Kombination von zwei oder mehr
Hoher Blutdruck Omics-Methoden wird als Multiomics-Ansatz bezeichnet.
Sowohl eigene Forschungsarbeiten des ISAS als auch weitere
international anerkannte wissenschaftliche Ergebnisse deuten
klar darauf hin, dass für die Entstehung und den Verlauf von
Herz-Kreislauf-Erkrankungen unterschiedliche Molekülklassen,
wie zum Beispiel Lipide, Metabolite und Proteine eine entschei
dende Rolle spielen. Um dies besser adressieren zu können,
passt das ISAS im Multiomics-Projekt die bereits für die Analyse
Im vergangenen Jahr wurde außerdem die Analyse und rück- von Zellkulturmodellen eigens entwickelte Plattform SIMPLEX
blickende Charakterisierung von Patientinnen und Patienten mit (simultaneous metabolite, protein, lipid extraction) an komplexe
Aortenklappenstenosen sowie die Analyse möglicher prognosti- Gewebe wie das Herz an. Dabei dient die Multiomics-Strategie
scher Parameter für die E
ntwicklung einer solchen abgeschlos- als initialer Schritt in Richtung einer verbesserten Diagnostik im
sen. Zusammen mit der Arbeitsgruppe Standardisierung und der Bereich humaner Herz-Kreislauf-Erkrankungen.
Arbeitsgruppe Protein Dynamics wurden massenspektrometri-
Eine bedeutsame Molekülklasse für die Entstehung und den Ver-
sche Assays zur weiteren Aufklärung von Schlüsselsignalwegen
lauf von Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind unter anderem Lipide.
der Hypertrophie und Herzinsuffizienz sowie neuromuskulärer
In einem ersten Schritt zielt das Multiomics-Projekt deshalb darauf,
Erkrankungen weiter aufgebaut und die Analysen der Fabry-
eine neue kombinierte Injektions- und Ionisierungstechnik zu
Erkrankung vorangetrieben, die prospektiv einen wichtigen
entwickeln, um die Nachweisgrenze von Lipiden zu verbessern
translationalen Schwerpunkt in der Interaktion mit der Uniklinik
sowie ein neues Fragmentierungswerkzeug für intakte Proteine,
Würzburg darstellen könnte.
Peptide und synthetisch modifizierte Peptide bereitzustellen. Mit
einer solchen Injektions- und Ionisierungstechnik könnten die
Arbeitsschritte im Multiomics-Workflow vereinfacht und verein-
heitlicht werden.
← 36 Wissenschaft und Forschung JAHRESBERICHT 2018 37Molekulare Werkzeuge für die
Untersuchung von Proteasen
Das im Jahr 2015 begonnene Projekt befasst sich mit dem Design und
Arbeitsgruppe Protein Dynamics
Prof. Dr. Steven Verhelst
der Entwicklung neuer chemischer Werkzeuge für die kovalente
T: +49 (0)231 1392-102 Markierung von Proteinen unter Einsatz eines synthese-chemischen
steven.verhelst@isas.de
Ansatzes. Ziel ist es, die Analyse von bestimmten Proteinklassen zu
ermöglichen oder zu vereinfachen. Hierbei konzentrierte sich das
Team bislang vor allem auf Rhomboid-Protestasen. Obwohl deren
Funktion in vielen Organismen noch u
nbekannt ist, scheinen sie
in mehreren biologischen Prozessen eine Rolle zu spielen. Um die
Rolle dieser Enzyme besser zu verstehen, müssen sie zunächst einer
003 Multiomics-Strategie am Herzen.
vertieften Analyse zugänglich gemacht werden. Voraussetzung ist,
dass einzelne Bestandteile markiert und Hemmstoffe (Inhibitoren)
für einzelne Reaktionsprozesse identifiziert werden, die es dann er-
Den Grundstein für das Projekt legte eine erfolgreiche Machbar
lauben, die Funktionsweise gezielt zu untersuchen. Allerdings sind
keitsstudie im Jahr 2018, in der Lipide, Metabolite und Proteine
selektive Inhibitoren und Sonden (Marker) für Rhomboid-Proteasen
aus dem Herzgewebe isoliert und erfolgreich vermessen wurden.
noch nicht vorhanden, da bisher noch unklar ist, mit welchen Stoffen
Die im initialen Laboraufbau erfolgte Kopplung eines Nano-
oder Stoffgruppen die Enzyme reagieren (Substratspezifizität).
Electrosprays mit einem Plasmajet als innovative Injektions- und
Bisherige Studien geben hierzu wenig Aufschluss, da für die Unter-
Ionisierungstechnik erfordert zwar eine komplizierte Justierung,
suchungen nur ein spezifisches Modell-Substrat verwendet wurde.
die Ergebnisse erscheinen allerdings sehr vielversprechend, so
dass das Projektteam die Messungen auf Massenspektrometer mit Das Projektteam setzt die am ISAS entwickelte Proteomics-basierte
höheren Auflösungen ausgeweitet hat. In diesen Experimenten Methode ChaFRAtip (charge-based fractional diagonal chromatogra-
zeigte sich, dass durch die innovative Kopplung beider Methoden phy) ein, um zunächst die Identifizierung der Rhomboid-Substrat-
nicht nur die Nachweisstärke von Cholesterol (ein Lipid) deutlich spezifizität aufzuklären. Auf Basis der gewonnenen Informationen
erhöht wurde, sondern auch weitere Moleküle wie zum Beispiel entwickelt und synthetisiert das Team selektive Inhibitoren und
Diacylglycerole (600 < m / z < 610) gleichzeitig nachgewiesen werden aktivitäts-basierte Sonden sowie Modell-Substrate für ein effizientes
konnten und somit ein erster Schritt für einen integrierten Screening. Eine funktionale Analyse der Rhomboid-Proteasen er-
Multiomics-Ansatz gegangen wurde. öffnet neue Ansätze für die Wirkstoffforschung. Zudem könnten die
synthetisierten Moleküle auch für die Entwicklung von weiteren
Inhibitoren genutzt werden.
Für verschiedene Proteasen konnte gezeigt werden, dass die korrekte
Substratspezifizität über eine Anreicherung in einer Pipettenspitze
und ohne die Anwendung von Isotopen-Labels, wie sie bei vielen
anderen Methoden zum Einsatz kommt, identifiziert werden kann.
Das Team entdeckte auch eine neue Spezifitätspräferenz von mensch-
lichem Cathepsin G für Asparagin in der P1-Position und v
alidierte
diese durch die Verwendung von synthetischen Substraten. Die
Ergebnisse wurden 2018 publiziert.
← 38 Wissenschaft und Forschung JAHRESBERICHT 2018 39Zudem wurde mit der Synthese von Peptidmimetica mit einem Patientinnen und Patienten, die diese Mutation tragen, empfind-
nicht-spaltbaren Rückgrat begonnen, um neue affinitätsbasierte licher gegenüber Veränderungen des Lipid-Gleichgewichtes sind
Sonden herzustellen. Der Ansatz umfasst die Festphasenträger- und zu einer v
erstärkten zellulären Stressantwort neigen. Dies stellt
synthese von sogenannten »reduzierten Amidbindungen«, welche einen wichtigen B
austein für das tiefergehende Verständnis der
unspaltbare, geometrische Zwillinge (Isostere) der Peptidbindung Ursachen neuromuskulärer Erkrankungen dar. Darüber hinaus hat
darstellen. das Projektteam im Jahr 2018 in einem Discovery-Ansatz mittels
Proteomanalyse protektive Faktoren in Muskelzellen identifiziert,
2018 konnte das Projektteam den Mechanismus der e
ntwickelten
die als Ansatzpunkt für die Entwicklung therapeutischer Targets
Sonden mit Peptidmimetica aufklären und zeigen, dass die
verwendet werden können.
»reduzierten Amide« bei Bestrahlung kleine Mengen hochwirk-
samer Aldehydinhibitoren bilden. Daher werden diese Moleküle In einem Multimethodenansatz hat das Projektteam in Kooperation
als »photoaktivierbare Inhibitoren« klassifiziert, und diese oder mit der Nachwuchsgruppe CARS-Mikroskopie in einem M
ausmodell
verwandte Verbindungen könnten in der Zukunft in der photophar- für Caveolinopathien mittels proteomischer Analyse und orthogona-
makologischen Forschung Anwendung finden. Hier besteht das ler Untersuchung von Gewebe durch CARS-Mikroskopie zeigen können,
Potenzial, eine neue, gezielt aktivierbare Wirkstoffklasse zu ent- dass die Beeinträchtigung von Mitochondrien bei neuromuskulären
wickeln, die lokal angewendet werden kann, wodurch systemische Erkrankungen durch das Vorkommen mitochondrialer Proteine in
Nebenwirkungen vermieden werden können. Diese Arbeit wurde Aggregaten begünstigt wird. Dies bietet weitere Ansatzpunkte für die
Ende 2018 zur Veröffentlichung angenommen. Basierend auf den Entwicklung künftiger Diagnose- und Therapiestrategien. Ein weiterer
erzielten Ergebnissen werden die weiteren Arbeiten mit Ausrich- protektiver Faktor konnte bei der Katalogisierung und proteomi-
tung auf die Photopharmakologie fokussiert. schen Untersuchung von Schwannzellmodellen, die mit Vitamin C
behandelt wurden, identifiziert werden. Auch dies liefert weitere
Ansatzpunkte für künftige Interventionsstrategien.
Pathologie Neuromuskulärer
Erkrankungen
Die Gruppe der neuromuskulären Erkrankungen ist hoch divers.
Arbeitsgruppe
Kardiovaskuläre Pharmakologie Mehr als 800 verschiedene Formen sind aktuell bekannt. Die aller-
Prof. Dr. Kristina Lorenz meisten Erkrankungen aus dieser Gruppe betreffen allerdings
T: +49 (0)231 1392-103
kristina.lorenz@isas.de nur wenige Menschen und zählen damit zur Gruppe der seltenen
In Kooperation mit: Erkrankungen. Eine große Schwierigkeit bei der Behandlung neuro-
Nachwuchsgruppe
CARS-Mikroskopie muskulärer Erkrankungen stellt die zweifelsfreie Diagnose, aber
auch das grundlegende Verständnis der jeweiligen Krankheitsform
dar. Ziel des Projektes war es, die Entstehung Neuromuskulärer
Erkrankungen besser zu verstehen und damit die zugrundelie-
genden Mechanismen aufzuklären. Im Fokus der Untersuchungen
lag dabei die Duchenne-Muskeldystrophie, die mit einer erhöhten
Häufigkeit kardiovaskulärer Begleiterscheinungen einhergeht.
Im Jahr 2018 fokussierten sich die Arbeiten des Projektteams auf
die molekulare Pathologie des durch DNAJC3-Mutationen b
edingten
neurodegenerativen Phänotyps. Hier konnte gezeigt werden, dass
← 40 Wissenschaft und Forschung JAHRESBERICHT 2018 41Die Projekte im Forschungsprogramm Biomarker konzentrieren
BIOMARKER
sich deshalb sowohl auf die Identifizierung und Validierung von
Biomarkern als auch auf die Detektion solcher Moleküle in einer
komplexen biologischen Matrix. Ergänzend entstehen hier wichtige
Synergien zu den Programmen Imaging und Biogrenzflächen: Sie
entwickeln die notwendigen Technologien, um validierte Biomarker
→ Seite 54 ff.
in kleinsten Probenvolumen und im besten Fall nicht-invasiv zu
Imaging sowie Biogrenzflächen
messen und dadurch eine frühe und sichere Diagnose stellen zu
können.
Lipidomanalyse
Lipide gelten heute nicht nur als die Schlüsselbausteine unseres
Arbeitsgruppe Lipidomics
Energiehaushaltes und als Membranbestandteile, sondern auch
Dr. Robert Ahrends
T: +49 (0)231 1392-4173 als zentrale Bestandteile des zellulären Signaltransduktionsappa
robert.ahrends@isas.de
rates und somit des Informationsaustausches. Störungen im
In Kooperation mit:
Arbeitsgruppe Protein Dynamics Lipidstoffwechsel werden mit einer Reihe von Krankheiten wie
Blutplättchenarmut, Metabolischem Syndrom, Fettsucht, Diabetes
und Hyperlipidämie assoziiert, die in den letzten Jahren zum Teil
pandemisch geworden sind und höhere Kosten im Gesundheits
sektor verursachen als Infektionskrankheiten. So ist die Erfor-
schung des Lipidmetabolismus heute ein wachsendes Feld in der
Wissenschaft und ein zentraler Bestandteil pharmakologischer
Forschung.
Wie auch in anderen Omics-basierten Wissenschaften stellte die
Massenspektrometrie (MS) im Bereich Lipidomics die treibende
Kraft dar; dennoch sind Empfindlichkeit und Hochdurchsatz auch
heute noch ein enormer Engpass für die Lipidom-Analyse. Es bedarf
einer weitergehenden Entwicklung, um die Analyse von komplexen
biologischen Systemen künftig ähnlich wie im Bereich Proteomics
Komplementär zum Programm Krankheitsmechanismen und
zu ermöglichen.
Targets wird im Programm Biomarker daran gearbeitet, spezifische
und zuverlässige Marker zu finden sowie höchst präzise in einem Eine besondere Herausforderung ist dabei die chemisch-struktu
biologischen System zu messen. Screenings können Moleküle identi- relle Diversität der Lipide: Nach heutigem Stand existieren in
fizieren, die an einer Schlüsselposition stehen und dessen Detektion komplexen zellulären Systemen wie Stamm- und Blutzellen ver
zum Beispiel eine Diagnose zulässt oder einen Therapieerfolg anzei- mutlich über 10.000 verschiedene Lipidspezies. Daher werden in
gen kann. Der Einsatz höchst präziser Methoden ist hier besonders der Gruppe Lipidomics insbesondere Schwerpunkte auf die
wichtig, da es eine enorme Menge an potenziellen Markern in Neu- und Weiterentwicklung von analytischen Methoden gesetzt,
biologischen Systemen gibt, die meist von verschiedenen Faktoren die zu einer verbesserten Lipidanalytik beitragen.
beeinflusst werden.
← 42 Wissenschaft und Forschung JAHRESBERICHT 2018 43Sie können auch lesen
