Ordnung ist die halbe Therapie - Max-Planck ...
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PERSPEKTIVEN
Ordnung ist die halbe Therapie
Dewpoint Therapeutics arbeitet daran, dass kranke Zellen ihre biochemischen Prozesse
wieder effizient steuern können
Auch eine Zelle muss Ordnung halten, damit die Prozesse in Wie diese Therapien aussehen könnten, erforscht Dewpoint
ihrem Inneren reibungslos ablaufen. So kann sie dafür sorgen, Therapeutics. Das 2018 gegründete Start-up verfolgt dabei
dass sich bestimmte Biomoleküle in einem Bereich ihres Cy- verschiedene Ansätze. So könnten kleine Moleküle die Ord-
toplasmas anreichern, obwohl die Region nicht durch eine nung in den Kondensaten wiederherstellen und somit Krank-
Membran von der Umgebung abgetrennt ist. Durch die loka- heitssymptome lindern. Es wäre aber auch denkbar, die Kon-
le Konzentrationserhöhung laufen lebenswichtige Reaktionen densate für sogenanntes Targeting zu nutzen: Befindet sich,
effizienter ab. Bei vielen Krankheiten wie Krebs, neurodege- vereinfacht gesagt, eine krank machende Substanz in einem
nerativen Störungen oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen ist die bestimmten Kondensat, könnte man einen Wirkstoff zielge-
Bildung der sogenannten biomolekularen Kondensate mut- richtet dorthin lotsen.
maßlich gestört. Diesen Defekt zu beheben, bietet daher viel- Um diese und andere Ideen umzusetzen, ist jedoch noch
versprechende Ansatzpunkte für mögliche Therapien. ein detaillierteres Verständnis der biomolekularen Kondensate
erforderlich. Dewpoint Therapeutics ist dafür prädestiniert,
dieses Verständnis zu verbessern. Denn die Gründer, Anthony
Hyman und Richard Young, haben das medizinische Poten-
zial der Kondensate überhaupt erst entdeckt. Da Hyman Di-
rektor am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und
Genetik in Dresden ist und Young am Whitehead Institute in
Boston forscht, wurde Dewpoint als ein deutsch-amerikani-
sches Unternehmen gegründet. In Boston und in Dresden sind
gegenwärtig jeweils 15 Mitarbeiter beschäftigt, an beiden Fili-
alen sind zudem weitere Einstellungen geplant. Denn das Kon-
zept überzeugt: 2019 schloss das Unternehmen eine Finanzie-
rungsrunde über bis zu 60 Millionen US-Dollar ab, und erst im
November 2019 wurde ein Kooperations- und Lizenzvertrag
mit Bayer ausgehandelt, in dessen Rahmen Bayer bis zu 100
Millionen US-Dollar investieren wird.
Konzentrierte Stressbewältigung: Fehlt in Zellen Energie
lieferndes ATP, sammelt sich die RNA für bestimmte Proteine
in Stressgranulen (rot) nahe den Zellkernen (blau) an.
Auf dem Sprung zur Quantensicherheit
InfiniQuant möchte kompakte und kostengünstige Systeme für die Quantenkryptografie entwickeln
Kommunikation unter quantenmecha- henden Kommunikationstechnik kom- Kunden kommen etwa Banken und
nischem Schutz ist bislang eine äußerst patible Verschlüsselung von Daten Regierungsinstitutionen in Betracht,
exklusive Angelegenheit. Das möchten mithilfe der Quantenkryptografie er- da sie mit besonders sensiblen Daten
Forscher des Max-Planck-Instituts für möglichen. Dieses Verfahren nutzt aus, arbeiten. Um diesen Datenverkehr zu
die Physik des Lichts ändern. Ein Team dass bestimmte Quantenzustände schützen, bietet bislang erst ein Anbie-
um Imran Khan, bislang noch Mitarbei- nicht unbemerkt abgehört werden kön- ter Systeme an, die allerdings teuer und
ter in der Gruppe von Christoph Mar- nen. Das Gründerteam von InfiniQuant nicht miniaturisiert sind. Ein einzelnes
Foto: Ina Poser / Dewpoint
quardt, bereitet daher die Gründung möchte die Bauteile für die Quanten- Gerät kostet einen sechsstelligen Be-
von InfiniQuant vor. Mit dem Unterneh- kommunikation künftig weiter minia trag, und im Datennetz einer Bank zum
men wollen die Physiker eine kosten- turisieren und so für eine breitere Beispiel werden in etwa so viele Geräte
günstige, kompakte und mit der beste- Anwendung in Position bringen. Als benötigt, wie die Bank Filialen hat.
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PERSPEKTIVEN
Elfenbein aus dem Reagenzglas
Das vom Handel ausgeschlossene Material von Elefantenstoßzähnen lässt sich synthetisch
herstellen – unter anderem für Klaviertasten
Das wird Pianisten ein gutes Gefühl ge- Formen trocknen. Dann durchläuft das kann das Material gerade gegenüber
ben – und nicht nur ihnen: Ein Team Material noch ein paar Schritte der Kunststoffen, aber auch in Sachen
aus der Abteilung „Festkörper-Quanten- Nachbehandlung – fertig ist der Belag Nachhaltigkeit. Zum einen wird es nicht
elektronik“ am Max-Planck-Institut für für die Klaviertasten. „Ich war selbst aus fossilen Rohstoffen produziert, zum
Festkörperforschung hat einen Weg ge- überrascht, dass, soweit wir wissen, bis- anderen wird es am Ende seiner Lebens-
funden, synthetisches Elfenbein herzu- lang niemand versucht hat, syntheti- dauer biologisch abgebaut. Das synthe-
stellen. Dieses fühlt sich so warm an sches Elfenbein auf diesem Weg herzu- tische Elfenbein erlaubt Pianisten also
wie das natürliche Vorbild, nimmt die stellen“, sagt Dieter Fischer. nicht nur ein Spielgefühl, das ihnen
Feuchtigkeit der Finger ähnlich gut auf Bei allen bisherigen Versuchen wa- wegen des Schutzes von Elefanten an-
und ist auch etwa so rutschfest. In ren Wissenschaftlerinnen und Wissen- sonsten verwehrt bliebe, sondern hin-
puncto Haftung lässt sich das Material schaftler offenbar davon ausgegangen, terlässt, anders als Ersatz aus Kunst-
zudem auf die individuellen Bedürfnis- dass sie Hydroxylapatitkristalle in ei- stoff, auch keinen Müll.
se von Pianisten optimieren. nem Kollagengerüst wachsen lassen
Der internationale Handel mit dem müssen. Auf diese Weise bildet sich das
Elfenbein von Elefantenstoßzähnen natürliche Elfenbein. Im Labor und erst
So gut wie natürlich: Klavier-
wurde 1989 verboten, um die Tiere vor recht in einem technischen Produkti- tasten, die mit synthetischem
der Ausrottung zu bewahren. Bislang onsverfahren ist dieser Prozess aber Elfenbein belegt sind, fühlen
hatten Klavierbauer keinen Stoff gefun- nicht nur kompliziert, bislang führte er sich warm an, leiten Feuchtig-
den, der Pianisten das gleiche Tastenge- auch nicht zum gewünschten Ergebnis. keit ab und sind etwa so
rutschfest wie das Material
fühl gibt wie das natürliche Material, Klavierbauer behalfen sich daher mit an-
von Elefantenstoßzähnen.
auch wenn dessen Eigenschaften zu ei- deren Ersatzmaterialien, oft mit Kunst-
nem gewissen Grad von seiner Her- stoffen, die aber nicht das Tastengefühl
kunft und der Ernährung der Tiere ab- von Elfenbein vermitteln.
hängt. Die Merkmale des synthetischen Das synthetische Elfenbein können
Elfenbeins dagegen können Sarah Parks, die Max-Planck-Forscher in einem leicht
Dieter Fischer und Jochen Mannhart, abgewandelten Prozess auch in Zylin-
die das Material am Max-Planck-Insti- derform herstellen. Daraus haben sie
tut für Festkörperforschung gemeinsam bereits Schachfiguren drehen und Ko-
mit der Sauter Pianofortemanufaktur pien prähistorischer Artefakte schnit-
in Spaichingen entwickelt haben, ganz zen lassen. Da es für das naturidenti-
genau kontrollieren. sche Material also vielfältige Einsatz-
Entscheidend bei der Herstellung möglichkeiten jenseits von Klaviertas-
sind die geeigneten Bedingungen wie ten gibt, haben die Forscher im Juli
etwa die Temperatur oder die Konzen 2019 die Firma Ivortec gegründet. „Bei
tration der Komponenten. „Wir haben der Patentierung und der Unterneh-
erst darüber nachgedacht, welche Para- mensgründung hat uns Max-Planck-In-
meter für eine direkte Synthese wichtig novation hervorragend unterstützt“,
sein könnten“, sagt Dieter Fischer. „Und sagt Jochen Mannhart.
diese Auswahl hat zum Glück auch David Butcher, der Geschäftsführer
gleich ziemlich gut gepasst.“ Die eigent- von Ivortec, wirbt nun Startkapital ein,
liche Herstellung ist dann recht ein- baut Kooperationen mit möglichen
fach. Die Forschenden mischen ledig- Produktionsfirmen auf und lotet den
lich in Wasser gelöste Gelatine und in Bedarf für das Material aus. Dieses
Ethanol suspendiertes Hydroxylapatit- könnte an vielen Stellen Kunststoffe
pulver. Gelatine entsteht aus Kollagen, ersetzen, aber auch Holz. „Bei Möbel-
der organischen Komponente von El- herstellern und Jachtbauern ist das El-
fenbein; Hydroxylapatit bildet den mi- fenbein auf großes Interesse gestoßen,
neralischen Bestandteil von Elfenbein, nicht nur, weil es edel aussieht, son-
Foto: iStock
aber auch von Knochen. Nachdem die dern auch, weil es erst bei 1000 Grad
Forschenden beide Zutaten gemischt Celsius brennt – ein dekorativer Feuer-
haben, lassen sie die Mixtur in flachen schutz also“, sagt Butcher. Punkten
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PERSPEKTIVEN
Schonende Stromstöße
Patienten mit Herzrhythmusstörungen könnten von einer Behandlung mit energiearmen
Elektroschocks ebenso profitieren wie von einem neuen bildgebenden Verfahren
Manche Patienten fürchten die Ret- zuletzt weil diese manchmal auch aus- Danach planen die Wissenschaftler eine
tung mehr als den Tod. Denn die Elek- lösen, wenn es überhaupt nicht erfor- erste klinische Studie an Herzpatienten.
troschocks, mit denen Menschen nach derlich ist. Nach Abschluss der Grundlagenfor-
einem Herzstillstand durch Kammer- Die Technik lässt sich außerdem in schung am Max-Planck-Institut werden
flimmern wiederbelebt werden, sind externe Defibrillatoren, die heute an sie mit einer Förderung durch die Grün-
extrem schmerzhaft. Außerdem schä- vielen öffentlichen Orten zur Verfü- dungsoffensive Bio mittelfristig ein Un-
digen sie das Gewebe, wodurch das Ri- gung stehen, integrieren. Dort stünde ternehmen gründen, um die Behand-
siko für erneute, möglicherweise töd- sie neben der herkömmlichen Behand- lungsmethode aus der Forschung in die
liche Herzrhythmusstörungen steigt. lung mit energiereichen Elektroschocks medizinische Praxis zu bringen. Mit
Das wollen Stefan Luther und sein als eine sanftere Variante zur Verfü- dem zweistufigen GO-Bio-Programm
Team am Max-Planck-Institut für Dy- gung. Lässt sich das Kammerflimmern fördert das Bundesforschungsministeri-
namik und Selbstorganisation in Göt- mit den schwachen Stromstößen nicht um vielversprechende biomedizinische
tingen ändern. Sie entwickeln eine beenden, kann der Defibrillator immer Ansätze zunächst in einer wissenschaft-
Form der Defibrillation, die mit deut- noch die starken Stromstöße setzen. lichen Einrichtung und dann bei einer
lich weniger Energie auskommt, weil „Die Untersuchung der Gewebe- Unternehmungsgründung.
das dabei angewendete elektrische Feld schädigung ist zwar noch nicht abge- Auf dem Weg zur Niedrigenergie-
speziell geformt und gepulst wird. schlossen, aber bereits aufgrund der bis- Defibrillation haben die Wissenschaft-
Kammerflimmern ist weltweit die her erzielten Energiereduktion gehen ler bereits eine neue diagnostische Me-
häufigste Todesursache; in Deutsch- wir von einer erheblichen Verringerung thode entwickelt, die einige medizini-
land führt es alle fünf Minuten zum der Schäden aus“, sagt Stefan Luther. sche Anwendungen verspricht. Denn
plötzlichen Herztod eines Menschen. „Ob wir die Energie bei der Defibrillati- um herauszufinden, wie ein elektrisches
Von der neuen Methode könnten Pati- on um etwa 90 Prozent senken können Feld niedriger Energie das Kammerflim-
enten profitieren, die bekanntermaßen und so eine weniger schmerzhafte Be- mern beenden kann, müssen sie zu-
unter Herzrhythmusstörungen leiden handlung erreichen, hängt dagegen nächst genau verstehen, was dabei im
und denen aus diesem Grund ein Defi- stark von der Position der Elektroden Herzen geschieht. Bekannt ist, dass die
brillator implantiert wurde. Ein solches ab.“ Dafür suchen die Forschenden der- elektrische Erregung des Herzmuskels
Gerät setzt die rettenden Elektro- zeit noch eine praktikable Lösung. dann wirbelartig rotiert und den Mus-
schocks im Notfall automatisch. Man- Voraussichtlich bis zur Jahresmitte kel nicht mehr als Welle durchläuft. Da-
che Patienten lassen sich diese Lebens- 2020 testet das Göttinger Team die Nied- her kontrahiert das Organ nicht mehr
retter jedoch wieder entfernen – nicht rigenergie-Defibrillation an Schweinen. richtig und hört auf zu pumpen. Ein
vollständiges Bild der gestörten Dyna-
mik konnten sich die Ärztinnen und
Herzflimmern im Film: Drei in kurzem Abstand gemachte Aufnahmen der Ärzte im medizinischen Alltag aber bis-
chaotischen Erregung des Herzens (schwarz – ruhend, gelb – erregt), die zum
lang nicht machen. Deshalb hat ein in-
Herzstillstand führen kann.
ternationales Forscherteam um Stefan
Luther und Jan Christoph, der ebenfalls
am Max-Planck-Institut für Dynamik
und Selbstorganisation forscht, sowie
Gerd Hasenfuß, Kardiologe am Herz-
zentrum der Universitätsmedizin Göt-
Grafik: MPI für Dynamik und Selbstorganisation
tingen, eine Methode für die entspre-
chenden Untersuchungen entwickelt.
Diese erlaubt es nun Medizinern, die
Herzrhythmusstörungen mit gängigen
Ultraschallgeräten in 3D und in Echt-
zeit zu verfolgen.
Derzeit wenden die Göttinger For-
schenden die Methode in einer Studie
mit Kardiologen der Uniklinik Ham-
burg-Eppendorf an, um die Orte im
Herzmuskel, an denen es zu Störungen
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des Herzrhythmus kommen kann, bes- tersuchen, die sich einer Herzoperation schalldiagnostik mit der neuen Technik
ser zu identifizieren. Denn die dreidi- unterziehen müssen. Deren Herz muss so weiterentwickeln, dass diese noch tie-
mensionalen Wirbel neigen dazu, sich gestoppt werden und flimmert dann fere Einblicke ins Herz ermöglichen. Das
an heterogenem Gewebe wie etwa einer ebenfalls. käme nicht nur Patienten mit Herz-
Narbe, einem Gefäß oder ein bisschen „Um das neue bildgebende Verfah- rhythmusstörungen, sondern auch sol-
Fett aufzuhalten. In einer zweiten Stu- ren in die medizinische Anwendung zu chen mit einer Herzmuskelschwäche zu-
die mit der Uniklinik Göttingen wollen bringen, sind wir mit der Industrie im gute. Die diagnostische Methode könn-
die Forscher vermutlich ab Mitte 2020 Gespräch“, sagt Stefan Luther. Unter- te also in mancherlei Hinsicht helfen,
das Kammerflimmern an Patienten un- nehmen könnten ihre Geräte zur Ultra- Herzerkrankungen besser zu behandeln.
Sie sind die Haltestelle!
Eine Software für Rufbusse soll den öffentlichen Personenverkehr attraktiver machen
Der öffentliche Personenverkehr hat ein Henne-Ei-Problem:
Einerseits lohnt sich ein umfangreiches Angebot nicht, wenn
nur wenige Menschen es nutzen. Andererseits steigen Men-
schen vor allem in ländlichen Regionen kaum vom eigenen
Auto auf öffentliche Verkehrsmittel um, solange die Verbin-
dungen nicht attraktiver werden. Ein Team um Stephan Her-
minghaus, Direktor am Max-Planck-Institut für Dynamik und
Selbstorganisation in Göttingen, möchte dieses Dilemma lö-
sen. Die Forscher haben eine Software für Rufbusse program-
miert, die Fahrgäste an einem Ort ihrer Wahl abholen und zu
einer bestimmten Zeit direkt zu ihrem Ziel bringen.
Im Harz haben die Forschenden den Service in Koopera-
tion mit den dortigen Verkehrsbetrieben unter dem Namen
Ecobus getestet. „Wir wollen aber nicht einfach ein weiteres
System öffentlicher Verkehrsmittel anbieten, das andere Der Ecobus, der im Harz fuhr, hat Fahrgäste an einem
Transportmittel dann kannibalisiert“, sagt Stephan Herming- beliebigen Ort abgeholt – ein Schild mussten die Passagiere
haus. In Leipzig läuft inzwischen ein weiterer Pilotversuch aber nicht halten.
unter dem Namen Flexa, in dem die Rufbusse mit dem Ange-
bot von Linienbussen kombiniert werden. Bei Bedarf können bereits vorhandener Rufbussysteme legen deren genaue
Foto: MPI für Dynamik und Selbstorganisation
in das System auch Taxen eingebunden werden. In der ersten Funktionsweise nicht offen. In ihrer eigenen Software ken-
Jahreshälfte 2020 möchte das Göttinger Team ein Unterneh- nen die Forschenden dagegen alle Stellschrauben und kön-
men gründen, das vor allem die Software anbietet, wenn nö- nen diese auch kontrollieren. Ihr Ziel ist es, durch ein opti-
tig aber auch eigene Kleinbusse betreibt. miertes Angebot die Menschen dazu zu bewegen, auf den
Die Wissenschaftler, die gewöhnlich die Dynamik kom- öffentlichen Personenverkehr umzusteigen. „Wir wollen mit
plexer Fluide erforschen, untersuchen in ihren Praxistests unserer Arbeit etwas dagegen tun, dass viele Menschen ihr
mit Methoden der statistischen Physik, unter welchen Bedin- Auto alleine nutzen“, sagt Herminghaus. Schaffen die Wis-
gungen solche Systeme von Rufbussen optimal arbeiten kön- senschaftler es, das zu ändern, würde das bedeuten: weniger
nen. Dafür ist eine eigene Software nötig, denn die Betreiber Verkehr, gesündere Luft und niedrigere CO2 -Emissionen.
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PERSPEKTIVEN
Phantome für Chirurgen
Organmodelle aus einer Hydrogel-Mischung dürften die medizinische Ausbildung verbessern
Bevor Piloten ein Flugzeug steuern dürfen, müssen sie viele
Stunden im Flugsimulator verbringen. Dort erleben die Flug-
schüler mögliche Situationen aus dem späteren Berufsleben
und erhalten zu ihren Aktionen außerdem ausführliches
Foto: Dr. Tian Qiu (Uni Stuttgart/MPI) und Prof. Arkadiusz Miernik (Uniklinik Freiburg)
Feedback. Für angehende Chirurgen gilt dagegen meist das
Prinzip „Learning by doing“. Peer Fischer vom Max-Planck-
Institut für Intelligente Systeme in Stuttgart will das ändern.
Zusammen mit seiner Forschungsgruppe am Institut sowie
Tian Qiu von der Universität Stuttgart und Arkadiusz Mier-
nik von der Uniklinik Freiburg entwickelt er realitätsgetreue
Modelle menschlicher Organe, die die Chirurgenausbildung
grundlegend verändern könnten. 1 cm
Ursprünglich beschäftigten sich die Wissenschaftler mit
der Entwicklung neuartiger chirurgischer Robotikverfahren.
Um diese zu testen, besorgten sie sich bei einem Endoskop- Phantomniere: Links ein 3D-Entwurf, rechts eine Röntgen-
Hersteller die Nachbildungen menschlicher Organe, waren aufnahme des gedruckten Organmodells, in dem ein Tumor
platziert wurde (Pfeil).
mit der Qualität jedoch alles andere als zufrieden. „Die Or-
ganmodelle hatten eine ballonähnliche Struktur, sie hatten
keinerlei Ähnlichkeit mit den anatomischen Details des re Phantome ermöglichen es, medizinische Instrumente und
Menschen und verhielten sich auch anders als echte Organe. Verfahren reproduzierbar zu testen und zu verbessern“, sagt
Sie waren für unsere geplanten Untersuchungen völlig un- Peer Fischer. Gegenwärtig kooperieren die Forscher mit ver-
brauchbar“, sagt Fischer. schiedenen Medizintechnikunternehmen und entwickeln wei-
Daraufhin beschlossen die Forscher, selbst künstliche Or- tere Organphantome für das chirurgische Training. Mittelfris-
ganmodelle zu entwickeln. Dazu fertigten sie im Computer- tig planen sie ein eigenes Start-up.
tomografen hochauflösende Aufnahmen einer Niere an und
erzeugten auf Basis dieser Daten mittels 3D-Druck das
Grundgerüst eines sogenannten Organphantoms. In die
Hohlräume des Modells gossen sie eine Hydrogel-Mischung,
die das natürliche Gewebe in Festigkeit, Haptik, Wasserge-
halt und elektrischer Leitfähigkeit imitiert. Anschließend
entfernten sie das Gerüst wieder. „Auf diese Weise stellten
wir erstmals eine künstliche Niere her, die Ärzte im Ultra-
Ein kupfernes Vlies
schall nicht von einer echten Niere unterscheiden konnten“,
sagt Fischer. Mittlerweile gibt es auch Nachbildungen der
für Batterien
Blase und der Prostata, weitere Organe und Gewebe befin-
den sich in der Entwicklung.
Wie wertvoll die Modelle tatsächlich sein können, erläu- Leistungsfähiger und langlebiger sollen Batterien werden
tert Fischer an der Prostata. Ist diese beim Mann vergrößert, – auch dank einer Entwicklung des Max-Planck-Instituts
wird die sogenannte transurethrale Prostataresektion nötig. für medizinische Forschung in Heidelberg. Die Forschen-
Dabei wird ein schleifenähnliches Instrument von außen über den, die eigentlich untersuchen, wie lebende Zellen auf Na-
die Harnröhre eingeführt. Diese Schleife wird mit Wechsel- nostrukturen und mechanische Reize reagieren, haben ei-
strom erhitzt; der Chirurg schabt damit das überflüssige Pros- nen Weg gefunden, schwammförmige Netzwerke aus
tatagewebe ab – darf dabei aber weder die Prostatakapsel noch ultrafeinen Metalldrähten zu erzeugen.
Nervenstränge oder Blutgefäße verletzen. Das ist ein schwieri- „Die Metallnetzwerke sind so fein und gleichzeitig ro-
ges Unterfangen, für das ein Arzt viel Übung braucht. Mit ih- bust, dass wir sie nun auch als effiziente Stromableiter in
rem Verfahren schufen Fischer und sein Team ein künstliches Batterien untersuchen“, sagt Joachim Spatz, Direktor am
Prostatamodell, das der menschlichen Prostata nicht nur äu- Max-Planck-Institut für medizinische Forschung. So kön-
ßerlich ähnelt und sich genauso anfühlt, sondern an dem der nen sie das eigentliche Elektrodenmaterial einer Lithium-
Chirurg auch operieren kann. Mit bildgebenden Verfahren batterie gleichmäßig durchdringen und die Wege für den
kann er anschließend überprüfen, wie genau er gearbeitet und
ob er beispielsweise umliegendes Gewebe verletzt hat. „Unse-
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PERSPEKTIVEN
Wirksam gegen Tuberkulose und Krebs
Max-Planck-Forscher haben einen aussichtsreichen Impfstoffkandidaten entwickelt,
der auch als mögliches Krebsmedikament getestet wird
Fast 100 Jahre lang hat die Tuberkulose- wirksamer vor Tuberkulose als der alte
forschung kaum Fortschritte gemacht. Impfstoff und soll diesen eines Tages bei
Erst seit Anfang des 21. Jahrhunderts Neugeborenen ersetzen. Zudem könnte
ändert sich dies langsam. Zurzeit wer- VPM1002 auch zur Auffrischung einer
den mehrere Kandidaten für einen Impfung bei Erwachsenen eingesetzt
Impfstoff klinisch erprobt, denn die werden.
einzige verfügbare Vakzine namens Die Max-Planck-Gesellschaft hat die
BCG stammt aus dem Jahr 1921 und Lizenz für den Impfstoff 2004 an das
Foto: MPI für Infektionsbiologie - CF Microscopy / Volker Brinkmann
schützt nicht ausreichend vor der be- Unternehmen Vakzine Projekt Manage-
sonders häufigen Form der Lungen ment (VPM) vergeben. Ab 2012 entwi-
tuberkulose, über die der Erreger haupt- ckelte die Firma den Impfstoff zusam-
sächlich verbreitet wird. men mit dem Serum Institute of India
Von allen Kandidaten hat ein als weiter, das VPM mittlerweile komplett
VPM1002 bezeichneter Impfstoff bis- übernommen hat.
lang am besten abgeschnitten. Die wis- Eine Phase-II-Studie bestätigte 2018, Bakterien des abgeschwächten
senschaftliche Basis für diesen Erfolg dass der Impfstoff von Neugeborenen Tuberkulose-Impfstammes (BCG)
im Inneren eines Makrophagen,
hat Stefan Kaufmann am Max-Planck- gut vertragen wird und wirksam ist. Bei- einer Fresszelle des Immunsystems.
Institut für Infektionsbiologie in Berlin des soll nun noch genauer überprüft
gelegt. Der Impfstoff-Kandidat basiert werden. Derzeit wird VPM1002 in einer
auf dem BCG-Impfstoff und enthält ab- weiteren Phase-II-Studie an erwachse- baren Umfeld von Tuberkulosepatien-
geschwächte Tuberkulose-ähnliche Bak- nen Probanden in Indien getestet. Sie ten vor der Erkrankung schützen kann.
terien. Diese sind genetisch so verän- soll Mitte 2020 abgeschlossen sein. Da- Eine Aktivierung des Immunsys-
dert, dass Immunzellen sie besser erken- rüber hinaus untersuchen Forscher, ob tems kann aber nicht nur vor Tuberku-
nen können. VPM1002 schützt dadurch der Impfstoff Menschen im unmittel lose, sondern auch vor Krebs schützen.
So ist der traditionelle Tuberkulose-
Impfstoff BCG gegen Blasenkrebs wirk-
sam, eine der häufigsten Tumorerkran-
kungen in Europa. Der Impfstoff wird
dabei von Fresszellen des Immunsys-
tems aufgenommen, die daraufhin
elektrischen Austausch zwischen dem Stromableiter und dem Elektrodenmate- Krebszellen besser abtöten können. Al-
rial verkürzen. Damit werden die Be- und Entladung beschleunigt. In bestimmten lerdings verschwindet der Krebs ledig-
Fällen kann aber auch die Kapazität einer Batterie erhöht werden, da das Aktiv- lich bei einem Teil der Patienten nach
material besser genutzt wird. „Wir gehen auch davon aus, dass eine Batterie mit der Therapie mit BCG vollständig: Bei
Stromableitern, die das Aktivmaterial durchdringen, mechanisch stabilisiert wird 30 bis 40 Prozent kehren die Tumore
und mehr Ladezyklen aushält als heutige Batterien“, sagt Joachim Spatz. Die Ka- wieder zurück.
pazität herkömmlicher Batterien nimmt mit der Zeit vor allem deshalb ab, weil In einer klinischen Studie mit Bla-
sich das Aktivmaterial beim Be- und Entladen ausdehnt beziehungsweise zusam- senkrebspatienten hat sich jetzt gezeigt,
menzieht und sich schließlich von den Metallfolien, die in ihnen als Stromableiter dass eine Behandlung mit VPM1002
dienen, ablöst. Ein im Aktivmaterial eingebettetes Metallgespinst sollte sich da- eine Rückkehr der Tumore in der Blase
gegen – so die Vermutung der Forscher – mit diesem verformen. verhindern kann: Fast die Hälfte der Pa-
Möglich wird die neue Bauweise von Batterien durch ein weiterentwickeltes tienten, die zuvor nicht auf die her-
Verfahren, mit dem sich mikroskopisch feine Metalldrähte in großen Mengen aus kömmliche Behandlung mit unverän-
Tröpfchen geschmolzenen Metalls spinnen lassen. Die Metallatome bilden dabei dertem BCG angesprochen hatten, wa-
außerdem eine Struktur, die es erlaubt, die Fasern bei niedrigen Temperaturen ren am Ende der Studie tumorfrei.
miteinander zu Netzwerken zu verschweißen. Damit solche Patienten schnell von der
Die Metallschwämme, die so entstehen, können nicht nur für Batterien nütz- Therapie mit VPM1002 profitieren kön-
lich sein, sondern auch für andere Anwendungen, etwa für die Katalyse in der che- nen, wollen die Entwickler nun in Ge-
mischen Industrie oder als elektromagnetisches Abschirmmaterial. sprächen mit der Europäischen Arznei-
mittel-Agentur eine möglichst schnelle
europaweite Zulassung erreichen.
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PERSPEKTIVEN
Masern gegen Krebs
Ein heißes Genetisch veränderte Viren könnten Tumore bekämpfen
Medikament
Medikamente effektiver zu machen
und Nebenwirkungen zu reduzieren –
darauf richten sich viele Anstrengun-
gen der pharmazeutischen Forschung.
Auch Hansjörg Eibl, ehemaliger Direk-
tor am Göttinger Max-Planck-Institut
für biophysikalische Chemie, verfolgte
dieses Ziel. Er überlegte sich, dass ein
Wirkstoff keine Nebenwirkungen aus-
lösen kann, solange er fest verpackt ist.
Diese Idee setzte er mit Thermosomen
um. Dabei handelt es sich um tempera-
turempfindliche Nanotransporter, die
mit Wirkstoffen beladen und intrave-
nös verabreicht werden und zunächst
unbehelligt durch den Blutkreislauf zir-
kulieren. Erst wenn die Minifrachter
das Zielgewebe erreichen, das von einer
externen Wärmequelle auf 40 bis 42
Grad Celsius erwärmt wird – die Nor-
maltemperatur des Körpers beträgt da-
gegen etwa 37 Grad –, wird der Wirk-
stoff freigesetzt. Auf diese Weise lässt
Nützliche Viren: Ein bestimmter Stamm des Masernvirus, der für Impfungen genutzt
sich lokal eine bis zu 15-fach höhere wird und gesunden Zellen nichts anhaben kann, wird genetisch so modifiziert, dass er
Konzentration erreichen, wodurch die sich in Tumorzellen vermehrt und diese effektiv zerstört.
Nebenwirkungen spürbar reduziert
werden. Diverse Tierstudien in Zusam-
menarbeit mit der LMU München be- Im Computer können sie die Festplatte zerstören, im menschlichen Körper
legten für ein Chemotherapeutikum viele Krankheiten auslösen – Viren verbindet man meist mit etwas Gefähr-
bereits, dass das Konzept zumindest lichem. Sie können aber auch nützlich sein. So dienen modifizierte Viren
bei Tieren aufgeht. Seit 2015 entwickelt in der Molekularbiologie seit vielen Jahren als effektive Transportmittel, um
Thermosome GmbH mit Sitz in Mar- Fremd-DNA in lebende Zellen einzuschleusen – eine Technik, die inzwi-
tinsried die temperaturempfindlichen schen auch Mediziner in der Gentherapie nutzen. Wolfgang Neubert, ehe-
Nanotransporter für den Einsatz in der maliger Arbeitsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für Biochemie, spannt
medizinischen Praxis weiter. Viren ebenfalls zu medizinischen Zwecken ein.
Der Wissenschaftler verwendet ein Masernvirus, das Krebs schon von
Natur aus hemmt, für die Tumortherapie. Zusammen mit Forschenden der
Universität Tübingen modifizierte er ein Masernvirus, das zur Impfung ge-
Grafik: Thermosome (links); shutterstock (rechts)
gen eine Infektion mit dem Erreger dient und gesunden Zellen nichts an-
haben kann, genetisch so, dass sich der ansonsten harmlose Impfstoff in
37 °C >40 °C Krebszellen in ein potentes Zytostatikum verwandelt. Nun vermehrt es sich
in Tumorzellen ungehemmt, und es kommt zur Onkolyse: Die Zelle platzt
auf und setzt Masernviren frei, die die nächste Krebszelle überfallen. Zusätz-
lich sorgen die Viren für eine Aktivierung des Immunsystems – im Idealfall
Temperatur
wird ein Tumor auf diese Weise effektiv zerstört.
Im Jahr 2018 hat die Max-Planck-Gesellschaft die Technik zur Entwick-
lung und Herstellung dieser Art von Krebstherapien an das österreichische
Mit Wirkstoff beladene, wärmeempfindliche
Nanotransporter zirkulieren durchs Blut. Biotechunternehmen Themis Bioscience lizenziert. Das auslizenzierte on-
Am Zielort, der von außen auf 40 Grad kolytische Virus wird mittlerweile in einer ersten klinischen Studie an
erwärmt wurde, setzen sie ihre Ladung frei. Krebspatienten getestet.
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Proteine mit Formfehler
Aus einer Substanz gegen giftige Eiweiß-Verklumpungen soll ein Medikament gegen Parkinson werden
Damit Proteine ihre Aufgaben im Kör- der Substanz in gesunden Probanden Max-Planck-Innovation hat darüber
per erfüllen können, müssen sie die zu untersuchen. Verläuft diese Studie hinaus Modag im Herbst 2019 eine Li-
korrekte räumliche Struktur einneh- erfolgreich, plant Modag in einer Pha- zenz für eine Technologie erteilt, mit
men. Welch fatale Folgen eine fehler- se-II-Studie die Behandlung von Pati- der das Unternehmen im Vergleich zu
hafte Faltung haben kann, zeigt eine enten mit Multisystematrophie – ei- anle138b chemisch leicht veränderte
Erkrankung wie Parkinson: In Zellen ner rasch fortschreitenden, innerhalb Nachfolgewirkstoffe entwickeln kann,
des Gehirns falten sich sogenannte Sy- von vier bis acht Jahren zum Tod füh- die noch besser oral verabreicht wer-
nuclein-Proteine nicht in die richtige renden Erkrankung, bei der in ver- den können. Mit anle138b und seinen
Form und bilden daraufhin giftige Ver- schiedenen Gehirngebieten Alpha-Sy- Nachfolgern könnte also eines Tages
klumpungen. Die betroffenen Zellen nuclein verklumpt. Der Wirkstoff ein neuer Typ von Medikamenten zur
sterben schließlich ab. sollte aber auch bei anderen neurode- Verfügung stehen, mit dem sich Krank-
Am Max-Planck-Institut für bio- generativen Erkrankungen wie Parkin- heiten wie Parkinson, Alzheimer oder
physikalische Chemie in Göttingen son, Alzheimer oder Creutzfeldt-Jakob Multisystematrophie bremsen oder so-
analysieren Christian Griesinger und wirksam sein. gar stoppen lassen.
sein Team die räumliche Struktur von
Proteinen. Zusammen mit Armin Gie-
se von der Ludwig-Maximilians-Uni-
Erhalten Mäuse, die an einer
versität München haben sie auch Mo- Parkinson-ähnlichen Erkran-
leküle getestet und optimiert, die die kung leiden, den Wirkstoff
Verklumpung des Proteins Alpha-Sy- anle138b, bilden sich weniger
nuclein verhindern. Eine Substanz hat Synuclein-Ablagerungen
(braun) als bei Placebo-
sich als besonders vielversprechend er- behandelten Kontrolltieren.
wiesen: Das anle138b genannte Mole-
kül löst giftige Verklumpungen aus Sy-
nuclein und verhindert, dass neue
entstehen. Der Wirkstoff greift damit
Placebo
direkt am Auslöser der Krankheit an.
Genetisch veränderte Mäuse, die an
Parkinson erkranken, können demzu-
folge ihre Bewegungen länger besser
koordinieren und leben dadurch län-
ger beschwerdefrei, wenn sie mit an-
le138b behandelt werden. Ähnlich er-
folgreich lassen sich auch Mäuse mit
Alzheimer und sogenannter Multisys-
tematrophie behandeln.
2013 haben Max-Planck-Innovati-
on und die Ludwig-Maximilians-Uni-
versität München die weitere Entwick-
lung des Wirkstoffs an das neu
gegründete Pharmaunternehmen Mo- anle138b
dag auslizenziert. Präklinische Studien
zeigten, dass anle138b von Tieren sehr
Grafik: Giese, LMU München
gut vertragen wird. Außerdem wurde
der Wirkstoff so weiterentwickelt, dass N NH
er in Zukunft dem Menschen als Tab-
lette verabreicht werden kann. O
Ende 2019 startete eine klinische Br
O
Phase-I-Studie mit anle138b. Ziel ist
es, die Sicherheit und Verträglichkeit
Spezial | 20 MaxPlanckForschung 71
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