JAHRES BERICHT 2020 - advancing analytics - ISAS
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JAHRES
BERICHT
2020
advancing analytics
VORWORT
Liebe Leserinnen
& Leser
D as Jahr 2020 bleibt unserem Institut
nicht nur wegen der Pandemie in Erin-
nerung. Vielmehr brachte es positive Neue-
für unsere Abteilung Translationale Forschung
gewinnen konnten. Seine Arbeitsgruppe
Sulfaging forscht zur Stoffwechselbiochemie
rungen, sodass wir auf ein abwechslungsrei- und liefert wichtige Erkenntnisse, um künftig
ches Jahr zurückblicken. 2020 haben wir den etwa altersbedingte Erkrankungen besser
Ausbau der präklinischen Forschung weiter diagnostizieren und therapieren zu können.
vorangetrieben und sind neue Kooperationen Seine Expertise passt hervorragend zu
mit Kliniken, Universitäten und Partnern unserem Profil.
aus der Industrie einge-
Inzwischen arbeiten am ISAS Kolleg:innen
gangen. Wir sind hoch
aus 20 verschiedenen Nationen. Sie bilden
erfreut, dass wir mit der
das Herz unserer Forschungseinrichtung und
Universität Duisburg-Es-
verfolgen als Chemiker:innen, Biolog:innen,
sen Prof. Dr. Anika Grü-
Pharmakolog:innen, Physiker:innen und
neboom als Expertin für
Informatiker:innen gemeinsam ein Ziel: Sie
neuartige bildgebende
entwickeln und optimieren neue und wirt-
Verfahren zur Profes-
schaftliche Analyseverfahren für die Gesund-
sorin berufen konnten.
heitsforschung. Gemeinsam wollen wir so die
Zwei Juniorprofessuren
Prävention, Frühdiagnose und Therapie ver-
hat das ISAS zum Jah-
schiedener Erkrankungen verbessern. Einige
resende gemeinsam mit
unserer Forschungsprojekte und Mitarbei-
der Universität Bielefeld
ter:innen stellen wir Ihnen auf den folgenden
(mehrdimensionale
Seiten vor. Dabei möchten wir Ihnen nicht
Omics-Analysen) und
nur unsere Ergebnisse präsentieren, sondern
der Universität Duisburg-Essen (Lipidomics)
auch einen Einblick geben, wie viele von uns
ausgeschrieben. Für weitere Zusammenarbei-
am Institut die turbulenten Zeiten zwischen
ten mit Hochschulen aus der Region und neue
Forschung und beispielsweise Homeschooling
Arbeits- bzw. Nachwuchsgruppen hat das
erlebt haben.
Institut 2020 die Weichen gestellt.
Ich wünsche Ihnen eine angenehme Lektüre.
Trotz Reiseeinschränkungen konnten wir
Bleiben Sie gesund!
vergangenes Jahr neue Mitarbeiter:innen –
auch aus dem Ausland – bei uns willkommen
heißen. Darunter ERC-Grantee Dr. habil.
Milos Filipović. Ich freue mich sehr, dass wir
mit ihm einen hochkarätigen Wissenschaftler Prof. Dr. Albert Sickmann
2 JA H R E S B E R I C H T 20 20 01
BIOMARKER BIOGRENZFLÄCHEN
INHALT KRANKHEITSMECHANISMEN
Programm-Porträt 2020
Bluttest gegen Arzneimittelallergien
erhöht Patientensicherheit
Die Handschrift von neuromuskulären
38
40
41
Programm-Porträt 2020
UNSER JAHR IN ZAHLEN
63
& TARGETS Erkrankungen entziffern: Verbesserte
Diagnose durch Gen- & Proteinsignaturen
Gegen den Strom: Ein Weg zurück zur 44 Beschäftigte 66
Programm-Porträt 2020 22 Grundlagenforschung Abschlüsse, Fördersummen 67
Publikationen, Impact-Faktor 68
Mit molekularen Werkzeugen auf 25 Optimierung der Anämie-Therapie 47 Posterpräsentationen, Kolloquien 69
der Suche nach Proteasen für Patient:innen mit chronischer
Software LipidCreator unterstützt 27 Nierenerkrankung
die Diagnose & Prognose von Doktorand:innen sind der Thrombo- 48
Krankheiten Inflammation auf der Spur ORGANISATION
Molekulare ‚Schalter‘ für Herzinfarkte 28
umlegen
Organigramm 71
Physikerin Elen Tolstik forscht fürs Herz 30
NACHWUCHSFÖRDERUNG Gremien 72
Wirkung von Schilddrüsenhormonen 31
in Gehirn, Leber & Herz entschlüsseln
Molekulare Phänotypisierung der 32 „Ich möchte dabei helfen, den 50
Maus – MS-Assays ersetzen menschlichen Körper in einen AKTIVITÄTEN
erfolgreich bisherige Immunassays Winterschlaf zu versetzen“
COVID-19 PhD-Workshops: Aufstieg im Aufzug 52
Eiweißsequenz liefert Erkenntnisse für 34 Publikationen 75
die Therapie von Herzschwäche & Krebs Was passiert hier, Herr Dr. Brandt? 54
Vorträge 84
LUNCH BREAK vermittelt Fakten 04 Adriana Schneider will die Proteom- 56
analyse effizienter machen Veranstaltungen 86
„Unser Wunsch nach übertriebener 08
Sicherheit ist in einer Pandemie Drittmittelprojekte 89
PERSONALIE Was ist deine Aufgabe 57
irrational“ als Praktikant, Christopher? Schutzrechte 92
Frühe Phasen von Pandemie: 12 Praktikant:in bis Postdoc – frühe 58 Absolvent:innen 94
Virenmikroskop soll ISAS & UDE berufen Anika Grüneboom 35 Förderung des wissenschaftlichen
schnellen Überblick ermöglichen zur Professorin Stipendien 96
Nachwuchses
Wie das ISAS mobil arbeitet 15 ERC-Preisträger Milos Filipović 36 Auszeichnungen 96
kommt ans ISAS
Virtueller Austausch bringt 18 ISAS-Mitgliedschaften in 97
Nachwuchswissenschaftler:innen Gemeinsame Professur in der 37 Fachverbänden
praktisches Wissen Bioinformatik ausgeschrieben
BIO-IMAGING
Fördermittelgeber 98
Impressum 99
Programm-Porträt 2020 59
ISAS tritt INFECTIONS bei 62
02 JA H R E S B E R I C H T 20 20 03
COVID-19
Zwar waren in Deutschland bis dato keine 60 Fragen in 197 Minuten
humanen mRNA-Impfstoffe zugelassen. Das Interesse an beiden Veranstaltungen
Aber für einige dieser therapeutischen war groß – insgesamt nahmen rund
Impfstoffe gegen Krebserkrankungen liefen dreihundert Personen, unter ihnen auch
bereits fortgeschrittene klinische Studien. Studierende, am Austausch mit dem Immu-
Zeit für das ISAS, um mit Mythen rund um nologen teil. Gunzer stellte die Entwicklung
die Impfung gegen das Coronavirus aufzu- und Funktionsweise der neuen Impfstoffe
räumen und Fakten zu vermitteln. Daher vor und warf einen kurzen Blick auf die
Studien
lud das Institut zum Jahresende die allge- Geschichte des Impfens, bevor er zahlreiche
meine Öffentlichkeit an zwei Tagen online Fragen beantwortete. Darunter: Wie sicher
zum DIGITAL LUNCH BREAK „Covid-19: ist die neue Corona-Impfung? Können die
auf dem Weg zur Impfung“ mit Prof. Dr. mRNA-Impfstoffe das Erbgut verändern?
Matthias Gunzer ein. Birgt die Immunisierung ein gesundheit-
Beruf & Familie Ich nutze die Möglichkeit, auch im
Homeoffice und zu flexiblen Zeiten
zu arbeiten, damit meine Frau und
ich unsere Zweijährige trotz redu-
zierter Kita-Zeiten oder Ausfall der
Erbgut Spike-Protein Kita betreuen können. Die Absprache
zu Hause ist gut eingespielt, nach
dem Mittagsschlaf unserer Tochter
wechseln wir uns ab: Eine:r von uns
arbeitet, eine:r kümmert sich um
die Kleine. Zeit für ein gemeinsames
Familienleben haben wir aktuell nur
am Wochenende. Was ich in Zukunft
gerne beibehalten möchte, sind
virtuelle Meetings. Sie eignen sich
für bestimmte Themen, sparen Zeit
und sind häufig auch effizienter als
LUNCH BREAK vermittelt Fakten Präsenztermine. Bis die Pandemie
vorbei ist, wird es zwar noch etwas
dauern. Worauf ich aber jetzt schon
Während die Aussicht auf Corona-Impfstoffe bei der hohen Zahl an stolz bin, ist, wie gut unsere Tochter
Infizierten im Dezember 2020 Zuversicht versprochen hat, wurden den veränderten Alltag mitmacht.
gleichzeitig skeptische Stimmen in der Bevölkerung und Ängste
rund um die künftigen mRNA-Impfstoffe lauter. Dr. Julian Heitkötter, Referent für Wissens-
und Informationsmanagement
← 04 JA H R E S B E R I C H T 20 20 C ov i d -1 9 05
liches Risiko? Bei beiden Veranstaltungen Bei der mRNA-Impfung erhält der Körper nur die genetischen Informationen, die seine eigenen Zellen
kamen mehr als 60 Fragen zusammen, die benötigen, um ein Merkmal des Coronavirus – das Antigen – zu produzieren, das die gewünschte
Gunzer fundiert und kurzweilig beantwor- Immunantwort auslöst. Die mRNA-Impfstoffe von BioNTech/Pfizer und Moderna enthalten eine
tete. Insgesamt stand er den Teilnehmer:in- Bauanleitung für das Spike-Protein des Coronavirus in Form von Boten-Ribonukleinsäure (messen-
nen 197 Minuten lang Rede und Antwort. gerRNA, mRNA) die in Fettkügelchen (Liposomen) verpackt ist. Die Spike-Proteine sind im Gegensatz
Sein Fazit: „Als Immunologe sehe ich mich zum gesamten Coronavirus für den menschlichen Körper ungefährlich. Mit dem Impfstoff gelangt
in der Verantwortung, insbesondere in die mRNA in die menschlichen Zellen. Der Körper stellt mithilfe der mRNA die Spike-Proteine her. Das
Zeiten wie diesen Aufklärungsarbeit zu Immunsystem registriert die Spike-Proteine als Fremdkörper und reagiert darauf, indem es unter an-
leisten. Je mehr Informationen wir über das derem Antikörper und Abwehrzellen produziert. Sobald die Immunisierung abgeschlossen ist, schützt
W I R K U N G SW E I S E
Coronavirus, Impfstoffe und Covid-19 ver- die Immunantwort vor einer Infektion mit dem echten Coronavirus, indem sie dessen Spike-Proteine
mitteln, desto besser ist jede:r Einzelne von m R N A- I M P F U N G wiedererkennt, inaktiviert und dadurch die Infektion verhindert.
uns in der Lage, eine fundierte Impf-Ent-
scheidung zu treffen.“
Es gibt keinerlei wissenschaftliche Belege dafür, dass eine mRNA-Impfung die menschliche DNA
verändern und damit in das menschliche Erbgut eingreifen kann. Eine Integration der RNA in DNA ist
MYTHOS
wegen der unterschiedlichen chemischen Struktur unmöglich. Außerdem bauen die menschlichen
G E N M A N I P U L AT I O N Zellen die mRNA binnen kurzer Zeit ab.
Eine Impfung schützt nicht nur einzelne Geimpfte, sondern auch Säuglinge, Kinder oder Erwachsene,
die sich aus gesundheitlichen Gründen nicht impfen lassen können. Sie ist ein unverzichtbares Instru-
ment, um die Pandemie irgendwann vollständig zu überwinden. Covid-19 kann schwerwiegende Folgen
haben, eine Reaktion auf die Impfung hingegen dauert in der Regel höchstens wenige Tage. Nebenwir-
P OT E N Z I E L L E I N F E K T I O N kungen wie Müdigkeit, Kopfschmerzen oder grippeähnliche Symptome sind ein Zeichen dafür, dass das
VERSUS NEBENWIRKUNGEN Immunsystem auf die Impfung reagiert und Antikörper sowie Abwehrzellen produziert werden.
(SR)
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„Unser Wunsch nach
übertriebener Sicherheit ist
in einer Pandemie irrational“
Beim digitalen LUNCH BREAK im Dezember 2020 stand die Zulassung des
ersten mRNA-Impfstoffs gegen SARS-CoV-2 in der EU kurz bevor. Die Skepsis
gegenüber mRNA-Impfstoffen war groß. Ein halbes Jahr später ist von dieser
anfänglichen Zurückhaltung in Deutschland wenig zu spüren, im Gegenteil.
Wie es dazu kam und welchen Schutz Geimpfte erwarten können, darüber
haben wir mit Prof. Dr. Matthias Gunzer im Interview gesprochen. Er ist Immu-
nologe und wissenschaftlicher Direktor der Abteilung Biospektroskopie.
Viele Menschen halten die Präparate von BioNTech/ Inzwischen kommen die vektorbasierten Impfstoffe
Pfizer und Moderna vermeintlich für Impfstoffe erster wegen gemeldeter Fälle von Hirnvenenthrombosen
Klasse. Was steckt Ihrer Ansicht nach hinter dieser regulär erst bei Personen ab 60 Jahren zum Einsatz.
Entwicklung? Gleichzeitig hat das Bundesgesundheitsministerium
den Impfstoff von AstraZeneca auch für jüngere
Gunzer: Es ist schon faszinierend zu sehen, dass zuerst
Erwachsene freigegeben. Wie bewerten Sie den Um-
dieser neue mRNA-Impfstoff große Ängste ausgelöst hat.
gang mit diesem Impfstoff unter Berücksichtigung
Viele Laien haben befürchtet, dass wir dadurch genetisch
der aktuellen Datenlage?
umprogrammiert werden. Doch dann haben mehrere Prof. Dr. Matthias Gunzer leitet am ISAS die Abteilung Biospektroskopie und ist Direktor des
Instituts für Experimentelle Immunologie und Bildgebung / Imaging Center am Universitäts-
Länder, allen voran Israel, alles auf den Impfstoff von Gunzer: Jeder einzelne im Zusammenhang mit dem klinikum Essen.
BioNTech/Pfizer gesetzt. Die Impfkampagne ist dort Impfstoff gemeldete Fall von Hirnvenenthrombosen ist
problemlos verlaufen. Vielmehr noch, die Israelis schrecklich und für die Betroffenen tragisch. Was wir in
heute mehr als 33 Millionen Menschen geimpft und
konnten die Zulassungsstudie im Feld reproduzieren. einer Pandemie jedoch keineswegs ignorieren dürfen,
damit vor schweren Erkrankungsverläufen geschützt
Die Daten in Bezug auf Effizienz und Schutz sind fast ist die gesamte Datenlage. Das Risiko für eine Hirnvenen- »Ich plädiere dafür,
worden. Bis auf moderate Nebenwirkungen wie etwa
deckungsgleich. Über diesen Erfolg haben auch die thrombose nach der Impfung mit AstraZeneca ist rational zu bleiben
Müdigkeit hatten sie keinerlei Probleme. Wir müssen
deutschen Medien berichtet, das Vertrauen der Bevöl- äußerst gering. Weltweit sind mit diesem Impfstoff bis
das Ganze also in Relation sehen. Es gibt kein Medika-
und nicht zu vergessen,
kerung in den mRNA-Impfstoff wuchs. Der Impfstoff
ment ohne Nebenwirkungen. in welcher Situation
von AstraZeneca hingegen hatte schon von Anfang an
wir uns in Deutschland
Schwierigkeiten. Die Zulassungsstudie verlief holprig,
es gab mehrere Stopps. Kurze Zeit nach der Zulassung »Warum das immunologische Hierzulande haben die Impfungen, Stand Mitte Mai und weltweit vor
folgten Meldungen über schwere Nebenwirkungen. Gedächtnis unterschiedlich 2021, Fahrt aufgenommen. Allerdings kommen wir im kurzem befunden haben.«
Vergleich zu anderen Ländern schleppend voran. So
Und diese waren in den Medien so prominent, dass das ausfällt, einige Menschen
waren beispielsweise in Israel bis zum 15. Mai 2021 ca.
Thema die gesamte Berichterstattung über den Impf- einen längeren oder kürzeren 59 Prozent der Bevölkerung vollständig immunisiert, in
stoff dominiert hat. Dadurch ist die an sich unglaublich Schutz vor einer erneuten Deutschland bis zum 14. Mai 2021 nur rund elf Prozent.
hohe Effizienz dieses Impfstoffs völlig ins Hintertreffen Lage wie dieser Pandemie für einen Impfstoff an den
Erkrankung haben, verstehen Was hat die deutsche Impfkampagne Ihrer Ansicht
geraten. Dass die mRNA-Impfstoffe bei vielen Menschen Tag legen, ist irrational. Salopp gesprochen ist das etwa
inzwischen beliebter sind als die Vektor-Impfstoffe, hat
wir aus immunologischer nach anfänglich gehemmt?
so, wie wenn ein Haus in Flammen steht, die Besitzer
vermutlich auch damit zu tun, dass Berichte über schwere Sicht noch nicht.« Gunzer: Der Wunsch nach übertriebener Sicherheit, aber draußen erst noch mit der Feuerwehr diskutieren,
Nebenwirkungen für Erstere ausgeblieben sind. den wir in unserer Gesellschaft in einer brenzligen ob das Löschwasser womöglich Flecken hinterlässt. Für
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Beruf & Familie
Beruf & Familie
Meine Tochter geht seit
zwei Wochen in die Not-
betreuung, damit ich ein
paar Tage im Institut arbeiten kann.
Vorher haben wir es mit mehr Home-
die Impfstoffe gegen SARS-CoV-2 verlangen office und mehr Homeschooling
manche Menschen ein Sicherheitsniveau, versucht. Das hat aber für uns nicht
das niemand in einer Pandemie erfüllen funktioniert. Momentan arbeite ich
kann. Das Coronavirus kostet Menschenle- einen Tag in der Woche zu Hause und
ben – da verlief und verläuft die Impfstoff- das klappt gut, sodass ich das gerne
entwicklung unter Hochdruck. auch in Zukunft beibehalten möch-
te. Meine Tochter und ich haben
Welche Faktoren spielen eine Rolle dabei, bereits eine Coronavirus-Infektion geworden. Trotzdem fehlen uns andere soziale zu machen. Alles in allem bin ich
wie lange Geimpfte gegen SARS-CoV-2 überstanden und glücklicherweise Kontakte, unsere Freund:innen und Freizeitak- erleichtert und froh, dass ich trotz
immun bleiben? sind inzwischen ein paar Personen tivitäten. Wir haben uns zwar organisiert, aber Pandemie weiterhin arbeiten kann
in unserer Familie geimpft. Des- gewöhnen kann ich mich an die Situation nicht! und wir nicht von Kurzarbeit oder
Gunzer: Als immunologische Antwort auf
wegen ist der Kontakt zu anderen Meine größte Herausforderung ist es, trotz Arbeitslosigkeit betroffen sind.
die Impfung oder Infektion entwickeln wir
Familienmitgliedern wieder enger allem für meine Sechsjährige das Beste daraus
zwei Reaktionen. Zum einen produzieren Sonja Hinterthan,
wir Antikörper, die verhindern, dass uns Personalsachbearbeiterin
das Virus überhaupt infizieren kann. Zum Mein Mann und ich können uns beim Homeoffice abwechseln,
anderen reagiert unser Körper bei der zwei- da unsere Arbeitgeber beide darauf achten, dass nur wenige
ten Antwort mit Abwehrzellen, sogenannten Mitarbeiter:innen in den Büros sind. Wir stimmen uns da
zytotoxischen T-Zellen. Sie zerstören die Zel- untereinander ab, damit wir unsere Söhne zu Hause betreuen
len, die trotz Antikörpern doch noch infiziert können. Meistens springt zurzeit einmal die Woche zusätzlich
Schutz vor einer erneuten Erkrankung haben, verste- Welchen Impf-Mythos würden Sie aktuell gerne
worden sind und den Nachschub an Virus- die geimpfte Oma ein. Vor der Pandemie habe ich vier Tage am
hen wir aus immunologischer Sicht heute noch nicht. aus der Welt schaffen?
partikeln im Körper bilden. Jeder Mensch ISAS gearbeitet, zurzeit sind es weniger, meist nur drei Tage.
hat ein immunologisches Gedächtnis. Da- Das klappt ganz gut, weil ich beispielsweise Bestellungen oder Bei einigen Impfungen wie der Pockenimpfung reicht Gunzer: Der Impfstoff von AstraZeneca, der übrigens
hinter stecken sogenannte Gedächtnis-Zel- Publikationen elektronisch erfassen kann. Dank sehr guter In- eine einmalige Immunisierung lebenslang. Und dann weitaus effektiver ist als die jährliche Grippeschutz-
len, die nach einer Infektion oder Impfung ternetleitung läuft das zu Hause reibungslos. Deswegen möchte gibt es Impfungen, die nach mehreren Jahren eine Auf- impfung, ist leider in Verruf geraten – mit Blick auf die
im Knochenmark und anderen Stellen im ich nach der Pandemie zumindest einen Tag im Homeoffice frischung brauchen. Für den Impfstoff von BioNTech/ Datenlage zu Unrecht. Ich plädiere dafür, rational zu
Körper übrigbleiben. Sie speichern alle In- beibehalten. Die 90 Minuten Fahrzeit und Staus, die ich so an Pfizer gibt es Daten, die zeigen, dass sowohl der Anti- bleiben und nicht zu vergessen, in welcher Situation
formationen über den abgewehrten Erreger einem Tag spare, kommen meiner Arbeit und Familie zugute. körper- als auch der Schutz durch die zytotoxischen wir uns in Deutschland und weltweit vor kurzem
und schützen so vor einer neuen Infektion. Die aktuell größte Herausforderung ist es, unsere sieben- und T-Zellen mehrere Monate nach der Impfung anhalten. befunden haben. Dass wir inzwischen hierzulande
Warum das immunologische Gedächtnis 15-jährigen Kinder bei schlechtem Wetter bei Laune zu halten. Genaueres wissen wir nicht, weil wir Covid-19 bisher mehrere zugelassene Impfstoffe gegen Covid-19 haben,
von Mensch zu Mensch unterschiedlich Außer Spazierengehen oder Radfahren sind kaum Unterneh- noch nicht über einen längeren Zeitraum hinweg erfor- ist eine bahnbrechende wissenschaftliche Leistung.
ausfällt, einige einen längeren oder kürzeren mungen möglich. Deswegen bin ich besonders stolz darauf, dass schen konnten.
(SR)
meine Söhne nach wie vor motiviert für die Schule arbeiten,
trotz weniger Feedback der Lehrer:innen.
Stefanie Güssgen,
Mitarbeiterin Technischer Service Bioanalytik
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Frühe Phasen von Pandemie: Beruf & Familie
Virenmikroskop soll schnellen
Überblick ermöglichen Es ist schon herausfordernd, Job
und Kinderbetreuung unter einen
Hut zu bekommen. Mein Mann und
Um während einer Pandemie viele Men- Plasmon Resonance Spectroscopy, SPR-Spek-
ich arbeiten beide in Vollzeit und sind froh,
schen gleichzeitig und vor allem schnell auf troskopie). Für die Identifizierung der ein-
wenn unsere Viereinhalbjährige zumindest
Viren testen zu können, bedarf es genauer zelnen Viren kommt künstliche Intelligenz
ein paar Stunden täglich in die Kita gehen
Analysemethoden mit einem hohen Durch- zum Einsatz. Ziel ist es, das Virenmikroskop
kann. Inzwischen haben wir meine Eltern und
satz. Forscher:innen am ISAS und an der voll automatisierbar zu gestalten, sodass
Arbeitsgruppe
Schwiegereltern bei der Betreuung unserer
TU Dortmund haben ein Virenmikroskop es mit einem niedrigen Wartungsaufwand Bioresponsive Materials Kleinen eingespannt. Sie springen ein, wenn
entwickelt, das unter Laborbedingungen und ohne Laborpersonal auskommt. Das Dr. Roland Hergenröder
T: +49 (0)231 1392-178 wir arbeiten – egal ob im Büro oder Homeof-
genauso verlässlich, aber schneller und Gerät ist in der jetzigen Entwicklungspha- E: roland.hergenroeder@isas.de
fice. Zum Glück wohnt auch meine Schwester
wirtschaftlicher war als konventionelle An- se bereits klein und mobil. Es ließe sich
mit ihrer Familie im selben Haus, sodass mein
tigen-Tests. Mit dem Gerät soll es in Zukunft überall aufstellen. In Zukunft könnte es in
Neffe und meine Tochter einander als Spiel-
idealerweise mit ein paar Tropfen Flüssig- der frühen Phase von Pandemien, bevor
kamerad:in haben. Unsere Arbeitgeber haben
keit wie Speichel möglich werden, heraus- flächendeckende Tests zur Verfügung
beide lange vor der gesetzlichen Regelung
zufinden, ob sich jemand mit einem Virus stehen, dabei helfen, an Bahnhöfen oder an-
Homeoffice angeboten.
infiziert hat und wie hoch die Viruslast ist. deren neuralgischen Punkten schnell einen
Das Virenmikroskop kombiniert dafür drei Überblick über das Infektionsgeschehen Früher hätte ich nie gedacht, dass Homeoffice
wesentliche Bausteine: Es hat eine Gold- einzuholen. Dafür wollen die Dortmunder für mich funktionieren könnte. Aber ich wurde
oberfläche für immobilisierte Antikörper Wissenschaftler:innen das Virenmikroskop eines Besseren belehrt, weil die Zusammen-
gegen die zu identifizierenden Viren. Um so weiterentwickeln, dass von der Proben- arbeit in unserem Team auch digital sehr gut
das Virensignal sichtbar zu machen, nutzt abgabe bis zum Testergebnis künftig nur funktioniert. Wenn ich zu Hause bin, stehe ich
das Gerät eine modifizierte Oberflächen- wenige Minuten vergehen. sehr früh auf und nutze die Zeit zum Arbeiten,
plasmonenresonanzspektroskopie (Surface (SR) bevor meine Tochter wach wird. Zu Beginn
der Pandemie saß ich mit meinem Laptop am
Küchentisch, kurz darauf habe ich mir einen
Schreibtisch zugelegt und einen richtigen
Beruf & Familie Wir sind in der luxuriösen
Arbeitsplatz eingerichtet. Daran möchte ich
uns im Alltag. Für meine Tätigkeit kommt Homeoffice nicht infrage,
auch nach der Pandemie festhalten.
Situation, dass unser mein Arbeitsplatz ist eng ans Labor geknüpft. Aber die flexiblen
Sohn fast durchgehend Arbeitszeiten geben mir die Freiheit, problemlos und spontan zu Die größte Herausforderung für unser
in den Kindergarten durfte. Als Fa- Hause einspringen zu können. Natürlich verlangt die Lage uns allen Familienleben ist aktuell die Monotonie. Uns
milie gehen wir sehr vorsichtig und so einiges ab. In den Phasen, wo unser Sechsjähriger kaum Kontakt fehlt einfach die Abwechslung und Freiheit,
zurückhaltend mit der aktuellen zu Gleichaltrigen hatte, konnte ich mich dank frühem Feierabend einen Ausflug in den Zoo unternehmen oder
Situation um, auch damit unser Sohn und Urlaubstagen intensiv um ihn kümmern. Wir Erwachsenen Freund:innen treffen zu können. Umso dank-
einigermaßen guten Gewissens in versuchen, uns gegenseitig zu stärken und auf unsere Resilienz barer bin ich für meine Familie und dafür, dass
den Kindergarten gehen kann. Meine zu achten, indem wir im Garten, über Sport und Videocalls mit wir in solchen Zeiten alle gut zusammenhalten.
Freundin ist seit Pandemiebeginn Freund:innen oder bei Ausflügen in die Natur wieder Energie tanken.
im Homeoffice und wir haben meine Dr. Christina Sengstock,
Schwiegereltern im Haus. Das hilft Dipl. Ing. (FH) Hannes Raschke, Referentin für Forschungsförderung
technischer Mitarbeiter Bioresponsive Materials
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Beruf & Familie
Die Pandemie erfordert ein hohes Maß an Kompromissen auf beiden
Seiten. Ich verteile meine Arbeitszeit flexibler als früher und nehme
Wie das ISAS mobil arbeitet
teilweise die Notbetreuung der Schule in Anspruch, um im Labor meiner
Arbeit nachzukommen. Trotzdem hole ich meinen Sohn und meine Toch-
ter so früh wie möglich ab und versuche, den Rest des Tages mit ihnen
Schulaufgaben zu erledigen und zu spielen. Meistens arbeite ich abends,
wenn die Kinder im Bett sind, weiter. Wenn ich im Homeoffice bin und mein
Zehnjähriger und meine Sechsjährige zu Hause lernen, erfordern meine
Seminare und Besprechungen gegenseitige Rücksichtnahme. So müssen
meine Kinder lernen, dass ich nicht immer ansprechbar sein kann, was
für eine Erstklässlerin entsprechend schwierig ist. Meine Kolleg:innen
und Vorgesetzten haben Verständnis, dass im Homeoffice eine andere
Lautstärke herrscht, meine Konzentration anders ist und es vorkommt,
dass ein Kind mit vor der Kamera sitzt.
Die größte Herausforderung ist aktuell die fehlende Zeit. Zusätzliche
Zeit, die ich ohne Pandemie im Labor verbringen würde, und Zeit, in
der ich zu Hause mit meinen Kindern keinen Spaß haben kann, weil das
Distanzlernen uns alle fordert. Für die Zeit nach der Pandemie wünsche
ich mir, dass ich die Flexibilität in puncto Arbeitszeit und -ort beibehalten
kann – gerade, wenn es mit der Kinderbetreuung mal unerwartet eng
Um die Digitalisierung des
wird. Ich bin stolz auf meine Kinder, die bisher glücklich und gesund durch Instituts weiter voranzutreiben,
setzte Jens Hinrichs 2020 unter
diese einzigartige Zeit gekommen sind. Und ich bin sehr stolz auf meine anderem auf zusätzliche Server.
Studierenden und meine technischen Assistent:innen, die auch telefo-
nisch gerne Rücksprache halten und aus der Ferne
Forschung im Homeoffice – was für manche Wie ist es Ihnen und Ihrem Team gelungen,
angeleitet motiviert ihren Aufgaben nachgehen.
Wissenschaftler:in vor der Pandemie undenkbar die Belegschaft in kurzer Zeit für die Arbeit im
war, wurde 2020 binnen kurzer Zeit für viele Homeoffice auszustatten?
Dr. Yvonne Reinders, wissenschaftliche Mitarbeiterin
Beschäftigte am ISAS Realität. Um die Mitar-
Proteomics / Translationale Analytik Hinrichs: Wir haben auf Hochtouren daran gearbeitet,
beiter:innen in der Forschung und Infrastruktur
möglichst vielen Kolleg:innen das Arbeiten zu Hause
bestmöglich vor einer Ansteckung mit SARS-
technisch zu ermöglichen. Dabei kam uns der glückli-
CoV-2 zu schützen, schuf das Institut im ver-
che Zustand zugute, dass wir unser VPN (Virtual Private
gangenen Jahr für alle Mitarbeiter:innen in
Network) lange vor der Coronakrise auf eine intensive
gerade einmal zwei Wochen die Voraussetzungen
Nutzung vorbereitet hatten, da bei uns alle, deren Tä-
für mobiles Arbeiten. So ließ sich zusammen mit
tigkeit das zulässt, mindestens einen Tag in der Woche
weiteren Maßnahmen der Arbeitssicherheit,
mobil arbeiten dürfen. So konnten wir es bei Pandemie-
9.100 beispielsweise Schichtbetrieb in den Laboren,
der Aufenthalt in einem Büro auf größtenteils
beginn schnell vielen Mitarbeiter:innen ermöglichen,
mittels VPN-Verbindung von außen auf die internen
SARS-CoV-2 Antigen-Schnelltests eine Person beschränken. Im Interview berichtet
ISAS-Dienste zuzugreifen. Weil wir außerdem über vie-
haben die Mitarbeiter:innen am Institut Jens Hinrichs, Leiter der IT am ISAS, über die
le Laptops zu Schulungszwecken verfügen, konnten wir
erhalten und durchgeführt. Chancen und Herausforderungen der Digitali-
trotz Lieferengpässen bei den PC-Herstellern im Früh-
Stand der Informationen: 10. Juni 2021 sierung während der außergewöhnlichen Zeit.
jahr 2020 zahlreiche Mitarbeiter:innen mit Notebooks
für zu Hause ausstatten.
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Wenden sich seit Pandemiebeginn mehr Kolleg:innen Online-Unterricht teilnehmen. Auch ein falscher Tarif Software erreichen kann, die häufig auf teuren und
an den IT-Helpdesk als zuvor? beim Internetanbieter kann, trotz ausreichend zugesi- unübersichtlichen Lizenzmodellen basieren, Personal
cherter Bandbreite, zu instabilen VPN-Zugriffen führen. binden und eher für große Einrichtungen mit mehreren
Hinrichs: Ja, allein die Zahl der Anfragen, die wir
Der Grund dafür ist, dass einige Netzanbieter dazu Hundert Mitarbeiter:innen konzipiert sind. Was häufig
per E-Mail erhalten, hat sich 2020 verdreifacht. Oft ist
übergegangen sind, sogenannte DSLite-Anbindungen fehlt, sind einfache Tools mit einem niedrigen Bedie-
dieser Kanal für die Mitarbeiter:innen im Homeoffice
anzubieten, bei denen sich mehrere Teilnehmer:innen nungsaufwand, die fachlich zum Institut passen.
der schnellste Weg, um mit uns in Kontakt zu treten.
eine Internetadresse teilen. Dies macht sich durch häu-
Wir unterstützen bei technischen Schwierigkeiten mit Eine der größten Herausforderungen ist und bleibt
fige Verbindungsabbrüche im VPN bemerkbar. Andere
Videokonferenzplattformen oder beraten bei digitalen die IT-Sicherheit. Wir verzeichnen seit 2020 einen
unserer Kolleg:innen, die in ländlichen Regionen woh-
Zugangsproblemen zum Institut. deutlichen Zuwachs an Angriffsversuchen auf unsere
nen, haben leider Probleme, weil der Breitbandausbau
IT-Infrastruktur, die wir abwenden und untersuchen
in ihrem Wohnort nur schleppend vorangeht.
Was zeichnet aus Ihrer Sicht ein gutes Arbeiten müssen. Unabhängig von der Pandemie werden wir
im Homeoffice aus? in absehbarer Zeit wegen neuer Forschungsvorhaben
Welche Anschaffungen hat die IT seit Beginn mehr Bandbreite brauchen.
Hinrichs: Ein ruhiger Raum mit einem Schreibtisch,
der Pandemie getätigt, um das Institut digital (SR)
einem bequemen Stuhl und einem separaten Monitor
aufzurüsten?
erleichtern die Arbeit deutlich. Deswegen haben wir
beispielsweise Bildschirme verliehen, sodass der Hinrichs: Außer Laptops und Monitoren haben wir
Arbeitsplatz der Kolleg:innen auch im Homeoffice Lizenzen für Videokonferenz-Plattformen und zusätz-
liche Server gekauft. Zudem haben wir unsere eigene
Cloud-Lösung ergänzend zu vorhandenen Diensten um
ein eigenes Videokonferenz-Modul erweitert. Außer
»Eine der größten Herausfor- dem Rollout und der Koordination der Laptopausgabe
derungen ist die IT-Sicherheit. mussten wir unsere Virtualisierungsumgebung perma-
Wir verzeichnen seit 2020 nent erweitern, um den Kolleg:innen Zugang zu wissen-
einen deutlichen Zuwachs an schaftlichen Auswertungssystemen, unserem Intranet
Angriffsversuchen.« oder zu Plattformen für die Zusammenarbeit auch im
Ca. 23.400
Homeoffice bereitstellen zu können.
Welche Herausforderungen sehen Sie beim Thema chirurgische Masken stehen seit Ende Januar
ergonomischen Ansprüchen gerecht wird. Für ein
Digitalisierung für Forschungseinrichtungen in der 2021 für alle Beschäftigten bereit, Nachschub
störungsfreies Arbeiten sind natürlich die technischen ist unterwegs.
Größe des Instituts? Rund 2.000
Voraussetzungen ebenfalls ausschlaggebend. Ein
Breitband-Internetanschluss mit mindestens 25 Mbit/s Hinrichs: Die Pandemie hat die Digitalisierung in eini-
wiederverwendbare Mund-Nasen-Bedeckungen
Download und 5 Mbit/s Upload ist ideal. Außerdem ist gen Bereichen beschleunigt. Zum Beispiel sind Bespre- hat das Institut im
es für Videokonferenzen wichtig, dass die Antwort- chungen per Videokonferenz, virtuelle Laborführungen Jahr 2020 organisiert.
zeiten zur Gegenstelle niedrig bleiben. Dies ist leider oder der Austausch wissenschaftlicher Daten per Cloud
oftmals nicht der Fall. Oder aber es kommt trotz hoher inzwischen am ISAS die Regel. Grundsätzlich liegen Stand der Informationen: 10. Juni 2021
Bandbreite zu schlechten Verbindungen, weil zu Hause die Herausforderungen darin, dass man die digitale
gleichzeitig der:die Partner:in arbeitet oder Kinder am Transformation in vielen Bereichen nur durch spezielle
← 16 JA H R E S B E R I C H T 20 20 C ov i d -1 9 17E R ST E D I G I TA L E DA A D G E R M A N J O R D A N I A N S C H O O L 2020 Das Interesse an der neuntägigen DAAD senschaftler:innen das Handwerkszeug, um
German Jordanian (Virtual) School 2020 im künftig die industrielle und wirtschaftliche
Dezember war so hoch, dass mit 35 Nach- Stellung in Jordanien zu stärken. In diesem
Virtueller Austausch bringt wuchswissenschaflter:innen mehr als dop- Jahr lag der Fokus darauf, unabhängige jor-
Nachwuchswissenschaftler:innen pelt so viele zugelassen wurden als geplant.
„Unser Ziel war es, den Studierenden auch
danische Forschungsgruppen vorzuberei-
ten. Dazu trainierten die Teilnehmer:innen
praktisches Wissen über den digitalen Weg erfahrungsbasiertes die systematische Anwendung ingenieur-
Lernen und professionelle Exzellenz näher- wissenschaftlicher Konzepte und Methoden,
zubringen, orientiert an den Bedürfnissen um Rohstoffe in nützliche Produkte von
des Marktes und der Industrie“, erläutert kommerziellem Interesse umzuwandeln.
Dr. Roland Hergenröder, Leiter der Arbeits- Außerdem lernten sie neue spektroskopische
gruppe Bioresponsive Materials und Mit- Techniken kennen.
glied des dreiköpfigen Organisationsteams.
Multidisziplinäre Agenda
& genügend Ausdauer
Vom 9. bis 17. Dezember 2020 hielten
Dozent:innen aus dem In- und Ausland Vor-
träge in verschiedenen Disziplinen, darunter
Physik, Biologie, Chemie, Wirtschaftsinge-
nieurwesen und Informatik. „Besonders
ÜBER DIE GERMAN JORDANIAN SCHOOL
herausfordernd, aber gleichzeitig spannend
waren die intensive digitale Betreuung
Die German Jordanian School ist ein Kooperationsprojekt
der Teilnehmer :innen mit ihrem unter-
zwischen dem ISAS und der German-Jordanian University,
schiedlichen Wissensniveau von Bachelor-
das vom Deutschen Akademischen Austauschdienst (DAAD)
studierenden bis hin zu Doktorand:innen“,
gefördert wird. Seit 2015 existieren zwischen dem ISAS und der
sagt Lubaba Migdadi aus dem Organi-
GJU mehrere gemeinsame Projekte. Jedes Jahr empfängt das
sationsteam.
ISAS Studierende, Absolvent:innen und Professor:innen zum
Die Teilnehmer:innen kamen aus den Studi- zweimonatigen Trainingsprogramm in Dortmund. Mit dabei
engängen Physik, Chemie und Chemieingeni- sind jedes Jahr auch Wissenschaftler:innen anderer
eurwesen, Biologie, Nanotechnologie, Phar- Institute und Universitäten.
mazie und Wirtschaftsingenieurwesen. Sie
alle brachten nicht nur eine große Portion
Neugier, sondern auch genügend Ausdauer
mit. Je nach Thema und Referent:in wurde
das Wissen in 15 bis 120 Minuten serviert.
Auch im Jahr 2020 hat das ISAS trotz Pandemie einen Weg gefunden,
den traditionellen Austausch mit der German-Jordanian University
Mehr Wettbewerbsfähigkeit Kultur & Corona
(GJU) stattfinden zu lassen: Erstmals empfingen die Organisator:innen
& wirtschaftliche Stärke Von den Teilnehmer:innen gab es für die
die jordanischen Studierenden nicht in Dortmund, sondern digital.
Bei der German Jordanian School geht es erste virtuelle Veranstaltung positives Feed-
insbesondere um praxisrelevantes Wissen, back: Viele lobten die multidisziplinären
mit dem ein positiver Beitrag zur Lösung Inhalte und die Integration wissenschaftli-
von Problemen in Jordanien geleistet cher, sozialer und kultureller Themen. Eini-
V.l.: Dr. Ahmad Telfah, Dr. Roland Hergenröder und Lubaba Migdadi tauschten sich 2020 digital
mit den jordanischen Studierenden aus. Eines ihrer Themen war der Einsatz des gezeigten werden kann. So erhalten die jungen Wis- ge Studierende äußerten den Wunsch, die
Halbach-Magneten in Kombination mit der am ISAS entwickelten Pulsfrequenzberechnung.
← 18 JA H R E S B E R I C H T 20 20 C ov i d -1 9 19Online-Schule in regelmäßigen Abständen, lich zu treffen, habe das Team versucht, die
auch nach dem Ende der Pandemie, stattfin- Studierenden zu ermutigen, ihre Gedanken,
den zu lassen. „Trotz der Distanz gelang es Ansichten und Überzeugungen in Bezug
den Teilnehmer:innen, persönliche Kontak- auf ihre Forschung sowie ihre kulturellen Beruf & Familie
te zu knüpfen und Ideen auszutauschen“, und sozialen Interessen auszutauschen.
resümiert Dr. Ahmad Telfah, der den Aus- Um die deutsche Kultur ging es übrigens
Job und Kinderbetreuung zusammen funktionieren nur,
tausch mit der GJU zum wiederholten Male zum Schluss – bei einer virtuellen Live-Tour
weil ich zu Hause arbeiten und mir die Zeiten flexibel
betreut hat. Obwohl sie nicht in der Lage ge- durch die Innenstadt Dortmunds.
einteilen darf. Zwischendurch unterstützt mich meine
wesen seien, die Teilnehmer:innen persön-
(PJ) Schwägerin, indem sie meine siebenjährige Tochter ab und
an einige Stunden am Tag betreut. Solange unsere Tochter
Schulaufgaben erledigt, teilen wir uns meistens einen
großen Schreibtisch, damit ich bei Fragen schnell helfen
kann. Das hat sich inzwischen gut eingespielt, sodass wir
einträchtig nebeneinander arbeiten können. Wenn ich aber
Beruf & Familie Videokonferenzen habe, wechselt sie den Raum, damit wir
uns nicht gegenseitig ablenken. Da ich mir einen Monitor
und eine Tastatur vom Institut ausleihen konnte, ist mein
Am Wochenende planen meine Frau
Arbeitsplatz zu Hause gut ausgestattet.
und ich die kommende Woche. Welche
Termine sind wichtig, bei denen Kinder Die größte Herausforderung für unser Familienleben ist
nicht stören dürfen, und wann muss ich in aktuell das ständige Zusammensein und die fehlende
das Labor? Meine Arbeit teile ich auf. Bei Ex- Struktur. Wo sonst Schule, Arbeit und Hobbys den Tages-
perimenten arbeite ich zu Hause vor, erledige ablauf bestimmen, sind meine Tochter und ich jetzt durch
die Berechnungen, plane den Aufbau und Homeschooling, stillgelegte Hobbys und Kontaktbeschrän-
fertige CAD-Zeichnungen an, falls ich später kungen oft den ganzen Tag zusammen. Dabei muss ich
Teile aus dem 3D-Drucker benötige. Für die wohl oder übel in verschiedene Rollen schlüpfen und außer
Experimente selbst fahre ich ins Labor und Mutter noch Lehrerin, Spielkameradin, Kummerkasten oder
werte die Daten anschließend zu Hause aus. auch mal Streitpartnerin sein. Das ist manchmal für beide
Es hat etwas gedauert, bis ich mich auf das Seiten schwierig. Unsere Tochter versucht, das Beste aus
Arbeiten im Homeoffice eingestellt habe, aber der Situation zu machen. Ihre Lern- und Anpassungsfähig-
inzwischen klappt es sehr gut. Wenn ich zu keit macht mich stolz.
Hause arbeite, bin ich bis mittags für meine
Nach mehr als einem Jahr Pandemie bin ich dankbar, dass
Kinder parallel Grundschullehrer. Mein Sohn ist in der dritten der Schule fehlt. Gerade für meine Tochter, die seit ihrer
wir uns trotz aller Einschränkungen noch auf der „Sonnen-
Klasse und schafft seine Hausaufgaben meist allein. Bei meiner Einschulung kaum Gelegenheit hatte, neue Freundschaften
seite“ fühlen dürfen. Ich hoffe, dass wir gesund bleiben und
sechsjährigen Tochter sitze ich noch oft dabei, um sie zu moti- zu schließen, ist es nicht leicht. Trotzdem halten beide Kin-
weiterhin so gut durch diese Ausnahmezeit kommen. Was
vieren oder Fragen zu beantworten. Nachmittags bin ich neben der super durch, meistern die schulischen Herausforderun-
ich für die Zeit danach mitnehmen möchte? Ein bisschen
meiner Arbeit Betreuer und Spielkamerad. gen und freuen sich, wenn wir zu Hause für sie da sind. Auf
weniger Termine im Privatleben. Ein gewisses Maß an
sie bin ich besonders stolz. Die Pandemie hat auch positive
In kurzer Zeit zwischen Job und den anderen Rollen zu wech- Entschleunigung im Alltag tut ganz gut. Es ist schön, die ge-
Seiten: Es ist schön, mehr Zeit mit der Familie verbringen zu
seln, ist eine echte Herausforderung. Dennoch erleichtert das meinsame Freizeit im Garten oder Wald genießen zu können,
können und diese mit den Kindern intensiver zu erleben als
Homeoffice die Kinderbetreuung sehr. Glücklicherweise haben ohne nachmittags auf die Uhr schauen zu müssen, weil man
es sonst der Fall wäre. Daher wäre es schön, auch nach der
wir auch Großeltern, die ein bis zwei Mal die Woche das Home- zu einer bestimmten Zeit verabredet ist.
Pandemie einen Tag pro Woche mobile Arbeit beizubehalten.
schooling übernehmen und mit den Kindern spielen. Für die Wiebke Bartels,
Kleinen ist die Situation sehr schwierig, weil das soziale Gefüge Referentin für Personalentwicklung
Daniel Foest, Doktorand Miniaturisierung
← 20 JA H R E S B E R I C H T 20 20 C ov i d -1 9 21Im Fokus dieses Forschungsprogramms steht die Analyse
molekularer Mechanismen, die an der Entstehung verschie-
dener Krankheiten, beispielsweise Herz-Kreislauf-Erkran-
kungen beteiligt sind. Die Erkrankungen haben multifaktori-
elle Ursachen – genetische Konstellationen spielen ebenso
eine Rolle wie Umwelt- und Ernährungseinflüsse. Weil sie bei
Patient:innen individuell verlaufen, sprechen diese unter-
schiedlich auf Therapien an. Um die Pathomechanismen um-
fassend zu verstehen und die Erkrankungen künftig früher
diagnostizieren, mit weniger Nebenwirkungen und individuell
besser therapieren zu können, identifizieren Forscher:innen
am ISAS potenzielle Zielmoleküle.
Die Wissenschaftler:innen setzen bei ihrer Grundlagenforschung
Methoden ein, die sich keineswegs auf die Genomebene beschränken,
sondern auch proteomische und metabolomische Parameter beinhalten.
Die Forscher:innen setzen hierfür Multiomics-Verfahren (► S. 43) ein
und erproben sowie optimieren diese.
Ein Schwerpunkt im Programm ‚Krankheitsmechanismen und Targets‘
liegt auf kardiovaskulären Erkrankungen. Hier kann das Institut auf
jahrelange analytische Expertise zurückgreifen, darunter umfangrei-
che Untersuchungen des Blutplättchenproteoms sowie die detaillierte
Aufklärung von Thrombozytenfunktionsstörungen und molekularen
Prozessen bei Herzinsuffizienz (Herzschwäche).
Für die Forschung zur Herzinsuffizienz
untersucht Dr. Elen Tolstik unter dem Molekulare Mechanismen der Herzinsuffizienz
Konfokalmikroskop Gewebeschnitte
Für viele Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems sind molekulare
KRANKHEITS-
von Mäusen.
Ursachen und der Krankheitsverlauf noch weitestgehend unver-
standen. Im Forschungsprogramm ‚Krankheitsmechanismen und
Targets‘ arbeiten die Wissenschaftler:innen daran, die Diagnostik für
Herzschwäche zu verbessern und neue Therapieansätze zu etablieren.
Sie kombinieren klassische Methoden der Molekulargenetik und
MECHANISMEN
Biochemie mit Hochdurchsatzmethoden. So decken die Forscher:innen
am ISAS die ganze Bandbreite der Analyse ab – von der detaillierten
Untersuchung einzelner Komponenten bis zur Betrachtung ganzer
zellulärer Systeme.
& TARGETS
← 22 JA H R E S B E R I C H T 20 20 K ra n khe i tsmecha n i sme n & Targets 23Charakteristische Krankheitsverläufe & Mit molekularen Werkzeugen
Reduktion der Nebenwirkungen
Die Wissenschaftler:innen entwickeln neue Diagnose- und Thera-
auf der Suche nach Proteasen
pietools zur Differenzierung verschiedener Herzerkrankungen.
Dazu arbeiten sie mit transgenen Mäusen. Ziel ist es, spektrosko- Enzyme steuern den überwiegenden Teil der biochemischen
pische Charakteristika von verschiedenen Krankheitsverläufen Reaktionen im menschlichen Körper. Doch obwohl sie für den
herauszuarbeiten. Des Weiteren entwickelt und optimiert die Ar- Menschen unerlässlich sind, können sie auch die Ursache für
beitsgruppe Silizium-basierte Nanocontainer, die eine Herzmuskel- viele Krankheiten sein.
zellen-spezifische Applikation von Medikamenten ermöglichen und
damit die Nebenwirkungen reduzieren. Am ISAS erforschen deshalb Wissenschaftler:innen beim Projekt
‚Molekulare Werkzeuge für die Untersuchung von Intramem-
Heilungsprozesse im Herzen durch CAP branproteasen‘ eine Klasse von proteinspaltenden Enzymen, die
Die Forscher:innen untersuchen die Wirkweise kalter atmosphä- Proteasen, genauer. Besonders die Intramembranproteasen (in der
rischer Plasmen (Cold Atmospheric Plasma, CAP) bei der Therapie Zellmembran), darunter Rhomboid-Proteasen, stehen im Fokus
von Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Solche Plasmen sind bislang der Arbeit. Sie stehen im Zusammenhang mit Alzheimer und
vor allem auf dem Gebiet der Wundheilung, der Behandlung von Diabetes Typ II. Um diese Proteasen zu untersuchen, nutzen die For-
infektiösen Hauterkrankungen, der Zahnheilkunde und der Krebs- Arbeitsgruppe scher:innen Methoden der synthetischen Chemie. „Wir entwickeln
Kardiovaskuläre Pharmakologie
behandlung erprobt. Sie könnten die Nitritkonzentration im Blut er- Prof. Dr. Kristina Lorenz molekulare Werkzeuge, genauer gesagt aktivitäts- und affinitätsba-
T: +49 (0)231 1392-103
höhen und damit einen kardiovaskulären Risikofaktor verringern. E: kristina.lorenz@isas.de sierte Sonden, die die Enzyme gezielt aufspüren können“, berichtet
Arbeitsgruppe Miniaturisierung Projektleiter Prof. Dr. Steven Verhelst. Die Projektgruppe bekommt
PD Dr. Joachim Franzke
Bildgebende Verfahren T: +49 (0)231 1392-174/199 damit einen Einblick in die physiologische und potenziell pathologi-
E: joachim.franzke@isas.de
Im Jahr 2020 haben die Wissenschaftler:innen die biospektrosko- Arbeitsgruppe Proteomics
sche Rolle der Intramembranproteasen.
pischen Analysen intensiv mittels bildgebender Schwingungsmik- (vormals Protein Dynamics)
Prof. Dr. Albert Sickmann
roskopie und hochauflösender Mikroskopie weiter vorangetrieben. T: +49 (0)231 1392-100 Medikamente künftig besser
E: albert.sickmann@isas.de
Mithilfe der optischen Methoden gelang es ihnen, die verschiedenen ERC-Gruppe Sulfaging
an Targets anpassen
molekularen Mechanismen der Herzinsuffizienz zu untersuchen Dr. habil. Milos Filipović Im Jahr 2020 hat das Team um Verhelst die Arbeiten an Ketoa-
T: +49 (0)231 1392-4173
und die entsprechenden Krankheiten in frühen Stadien zu diag- E: milos.filipovic@isas.de mid-Inhibitoren, die die Rhomboid-Proteasen hemmen, beendet. Sie
nostizieren. In Zusammenarbeit mit den Universitäten Würzburg Arbeitsgruppe
Translationale Analytik
konnten zeigen, dass bestimmte Teile der Inhibitoren, die „primed
und Duisburg-Essen untersuchten die Wissenschaftler:innen dafür (vormals Standardisierung) site“ Bindungselemente, für die Hemmung entscheidend sind. Die
Dr. Dirk Janasek
verschiedene Mausmodelle mit genetischen Erkrankungen. T: +49 (0)231 1392-202 Forscher:innen nutzen diese Erkenntnisse zusammen mit ihrem
E: dirk.janasek@isas.de
chemischen Werkzeugkoffer dazu, Bindungsstellen für Medikamen-
Ein Peptid namens ‚EDI‘ te, sogenannte Targets (S. 26), zu identifizieren. Mithilfe von mas-
Außerdem haben die Forscher:innen ein Peptid entwickelt, das vor senspektrometrischen Analysen konnten die Wissenschaftler:innen
Druck-induzierter Herzinsuffizienz schützt, ohne das Zellüber- außerdem beweisen, dass die von ihnen entwickelten Sonden, etwa
leben negativ zu beeinflussen. Das dafür genutzte Verfahren der Prof. Dr. Steven Verhelst arbeitet am ISAS und am Institut basierend auf Pepstatin A, einem Aspartylprotease-Inhibitor, nicht
für Zell- und Molekularmedizin der KU Leuven – University
selektiven Hemmung von Kinasen kann möglicherweise in Zukunft of Leuven, Belgien. Er forscht zu chemischer Biologie und nur ihr Proteaseziel markieren, sondern auch andere Interaktions-
chemischer Proteomik.
nicht nur bei Herzinsuffizienz, sondern auch für die Krebstherapie partner wie Substrate identifizieren. Um künftig komplexe kleine
interessant sein, da es keine kardiotoxischen Effekte aufweist und Moleküle schnell an die Zielstrukturen anpassen zu können, haben
wachstumshemmend (antiproliferativ) auf Krebszellen wirkt. sie im Jahr 2020 an den Reagenzien für diese sogenannte Spätfunk-
tionalisierung (Late Stage Functionalization) geforscht und bereits
(PJ / SR) mit ihrer Synthese begonnen.
← 24 JA H R E S B E R I C H T 20 20 K ra n khe i tsmecha n i sme n & Targets 25Austausch über Enzyme der Immunabwehr Software LipidCreator unterstützt
Eine weitere Klasse von Enzymen, mit denen sich die Arbeitsgruppe
im vergangenen Jahr genauer beschäftigt hat, sind die neutrophilen
die Diagnose & Prognose von
Serin-Proteasen. Sie nehmen Einfluss darauf, ob die weißen Blutkör- Krankheiten
perchen (Leukozyten) im Immunsystem eine schützende oder patholo-
Arbeitsgruppe Proteomics gische Funktion erfüllen. Im Austausch mit dem Labor für Chemische
Die vielfältigen Funktionen der Lipide im menschlichen
(vormals Protein Dynamics)
Biologie der Universität Leuven hat die Gruppe für diese Enzyme
Prof. Dr. Albert Sickmann
Körper nutzt die Forschung zunehmend, um Erkrankun-
T: +49 (0)231 1392-100 Sonden auf Basis von Phosphonat und Phosphinatestern entwickelt. Sie
E: albert.sickmann@isas.de gen früher zu diagnostizieren und deren Verläufe besser
haben damit begonnen, ein Verfahren für die Fluoreszenzmikroskopie
Projektleiter
vorherzusagen.
Prof. Dr. Steven Verhelst zu entwerfen, bei dem sie den Aktivierungsprozess bestimmter Leuko-
Chemical Proteomics
E: steven.verhelst@isas.de zyten mithilfe der Ester visualisieren wollen.
Forscher:innen am ISAS und am Institut für Analytische Chemie der
(CMP)
Universität Wien haben 2020 erstmals eine Software für gezielte
massenspektrometische Analysen von Lipiden entwickelt. Mithilfe
von LipidCreator lassen sich beispielsweise Erkenntnisse über die
Blutgerinnung und die Entstehung von Thrombosen gewinnen.
Die Software ermöglicht nicht nur neue Untersuchungen in der
Gesundheitsforschung, sondern kommt auch für verschiedene La-
borumgebungen infrage. Gleichzeitig dient sie als riesige Bibliothek
des Lipid-Wissens. „Nach den Erfolgen der Omics-Technologien
hat man ein deutlich umfassenderes Bild, dass nicht-codierende
Biomoleküle wie Lipide und Metabolite regulatorische Funktionen
der Zelle beeinflussen und so an der Entstehung komplexer Erkran-
kungen beteiligt sind. Dies ist etwa bei Herz-Kreislauf-Erkrankun-
TA R G E TS U N D O F F -TA R G E TS
gen, neurodegenerativen Krankheiten, entzündlichen Prozessen
oder beim metabolischen Syndrom der Fall“, erläutert Prof. Dr.
Jeder Arzneimittelwirkstoff hat ein Ziel (Target), für das er
Albert Sickmann, ISAS-Vorstandsvorsitzender. Am ISAS beschäftige
entwickelt wurde. Diese Targets können zum Beispiel Strukturen
sich daher eine Arbeitsgruppe ausschließlich mit Lipidomics und
wie Enzyme, Ionenkanäle oder Rezeptorproteine sein, die an der
forsche an der Neu- und Weiterentwicklung von Methoden, die zu
Entstehung einer Krankheit beteiligt sind und zerstört werden
einer verbesserten Lipidanalytik beitragen.
sollen. Zwar sind die Moleküle sehr spezifisch, aber es gibt
Strukturen (Off-Targets), an denen sie binden, obwohl sie dafür (SR)
keineswegs gedacht sind.
Dieser Off-Target-Effekt kann sich unerwartet positiv auf eine
Behandlung auswirken, äußert sich jedoch häufig als qualvolle
Nebenwirkung oder Begleiterkrankung für Patient:innen. LipidCreator entstand im ‚de.NBI-Partner-Verbundprojekt LIFS. de.NBI‘ und ‚Deutsches
Netzwerk für Bioinformatik-Infrastruktur - de.NBI‘. Beide Projekte wurden vom Bundes-
ministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Bundeshaushaltes gefördert
(Förderkennzeichen 031L0108A und 031A534B).
← 26 JA H R E S B E R I C H T 20 20 K ra n khe i tsmecha n i sme n & Targets 27Molekulare ‚Schalter‘
für Herzinfarkte umlegen
Die koronare Herzkrankheit (KHK, auch kardiale Ischämie
genannt) ist laut Weltgesundheitsorganisation weltweit
die häufigste Todesursache. Sie tritt auf, wenn das Herz
zu wenig durchblutet wird und der Herzmuskel nicht mehr
ausreichend mit Sauerstoff versorgt werden kann. Eine
Für ihre Forschung pendelt
daraus resultierende plötzliche, schwere Verstopfung der Prof. Dr. Kristina Lorenz zwischen
Dortmund und Würzburg, wo sie
Herzarterien kann beispielsweise zu Herzrhythmus- das Institut für Pharmakologie
und Toxikologie an der Julius-
störungen oder einem Herzinfarkt führen. Maximilians-Universität leitet.
Der Sonderforschungsbereich (SFB) 1116 ‚Master Switches bei
kardialer Ischämie‘ der Deutschen Forschungsgemeinschaft, an
dem auch ISAS-Wissenschaftler:innen beteiligt sind, untersucht die
Phase nach einem akuten Infarkt anhand molekularer Mechanis-
men. Ziel ist es, neue therapeutische Ansätzen zu finden. Damit könnte beispielswiese das Herz-Kreislauf-System nach einem
sollen Komplikationen und Spätfolgen des Herzinfarkts, wie eine Infarkt so medikamentös stabilisiert werden, dass die Kontrak-
dauerhafte Herzschwäche, in Zukunft vermindert werden. Seit tionskraft des Herzen trotz geringerer Nebenwirkungen gesteigert
November 2018 (und damit zum Beginn der zweiten Förderperiode werden kann.
von vier Jahren) ist das ISAS Teil des Zusammenschlusses der 15
Forschungsgruppen aus Düsseldorf und Dortmund. ISAS stellt Multiomics-Methoden bereit
Die ISAS-Arbeitsgruppe Proteomics stellt die experimentellen Mo-
Einblick in die Prozesse nach einem Herzinfarkt delle sowie die Massenspektrometrie-basierten Technologien für
Gefördert durch die Deutsche Die Forscher:innen am ISAS wollen neue therapeutische Zielstruk- die Analyse zur Verfügung. So unterstützt das Institut das Projekt
Forschungsgemeinschaft (DFG) – turen, wie bestimmte Stoffwechselvorgänge oder Zellfunktionen, SFB 1116 mit Multiomics-Methoden bei der Entschlüsselung der »Die Regulation und
finden. Die namensgebenden ‚master switches‘ spielen eine ent- Krankheitsmechanismen. Im Jahr 2020 haben die Wissenschaft-
Projektnummer 236177352-SFB1116.
Wirkweise verschiedener
scheidende Rolle im Genesungsverlauf nach einer kardialen Ischä- ler:innen beispielsweise gemeinsam mit anderen Forscher:innen
Aktivierungstrigger von
mie. „Trotz zahlreicher Studien ist die Regulation und Wirkweise das Gewebe von Mäusen, die unter verschiedenen Fütterungsbe-
verschiedener Aktivierungstrigger von Rezeptoren im Herzen noch dingungen gelebt haben, analysiert. Sie konnten außerdem eine Me-
Rezeptoren im Herzen ist
unklar. Wir haben ein Protein identifiziert, das einen eigenen Akti- thode zur Quantifizierung verschiedener Formen von CD73, einem noch unklar. Wir haben
vierungsmodus einleiten kann“, berichtet Prof. Dr. Kristina Lorenz. Enzym, das das Herz nach einem Infarkt vor einer unkontrollierten ein Protein identifiziert,
Unter ihrer Leitung forschen am ISAS Wissenschaftler:innen der Entzündungsreaktion schützt, in humanen Zellen entwickeln. das einen eigenen
Arbeitsgruppe Arbeitsgruppe Kardiovaskuläre Pharmakologie am Raf-Kinase-Inhi- Im Herbst 2020 wurde außerdem eine Liquid Extraction Surface Aktivierungsmodus
Kardiovaskuläre Pharmakologie
bitor-Protein (RKIP) und seinen herzschützenden Eigenschaften. Sie Analysis (LESA™) am ISAS installiert. Diese erlaubt eine tieferge-
Prof. Dr. Kristina Lorenz einleiten kann.«
T: +49 (0)231 1392-103 untersuchen, wie RKIP sogenannte Beta-Adrenozeptoren aktiviert. hende massenspektrometrische Analyse. Damit wollen die For-
E: kristina.lorenz@isas.de
Letztere sind maßgeblich an der Muskelfunktion des Herzens be- scher:innen zukünftig Gewebe nach einem Infarkt untersuchen,
teiligt. Die im vergangenen Jahr gewonnenen Erkenntnisse können um einen tieferen Einblick in die Mechanismen der kardialen
dabei helfen, bereits bekannte Medikamenten-Zielstrukturen zu Ischämie zu erhalten.
optimieren und neue Therapiestrategien zu entwerfen. Demnach (CMP)
← 28 JA H R E S B E R I C H T 20 20 K ra n khe i tsmecha n i sme n & Targets 29Sie können auch lesen
