Wissen & Forschen - Schwer pun ktddo os lkdj lfk - Innovative Projekte im UKE
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Wissen & Forschen Innovative Projekte im UKE Schwer pun ktddo os lkdj lfk
Nachgefragt
Professor Debatin und Professor Koch-Gromus
über Erfolge, Projekte und Perspektiven
Das Jahr 2010 verlief sehr erfolgreich für die Forschung im UKE.
Was waren die Höhepunkte?
Professor Koch-Gromus: Wir sind sehr stolz darauf, dass wir eine Reihe von
großen Verbundprojekten auf nationaler und europäischer Ebene einwerben
konnten. Herausragend war sicher der neue Sonderforschungsbereich, bei
dem unsere Wissenschaftler entschlüsseln wollen, wie die Leber durch die
Auseinandersetzung zwischen Krankheitserreger und Immunsystem geschä-
digt wird.Auch unsere wissenschaftlichen Netzwerke haben sich sehr gut ent-
wickelt – etwa die Neurowissenschaften und die Kardiologie.
Professor Debatin: Der Sonderforschungsbereich war in der Tat ein Riesen-
sprung für uns. Wir ernten jetzt langsam aber sicher das, was wir mit der
Eröffnung unseres Campus Forschung gesät haben. Der enge Austausch von
Forschern unter einem Dach, über die Fachdisziplinen hinweg, bringt das
UKE enorm nach vorn. Wir finden so viel Akzeptanz wie nie zuvor, sei es bei
den Gremien der Europäischen Union, bei der Deutschen Forschungsgemein-
schaft oder beim Bundesforschungsministerium.
2 Wissen und Forschen
Schlägt sich das auch in den Fördersummen nieder?
Professor Koch-Gromus: Ja, sehr deutlich sogar. Die eingeworbenen Dritt-
mittel haben in den vergangenen drei Jahren um über 50 Prozent zugenommen.
Das ist erheblich.
Im Sommer war hoher Besuch im UKE, der diese positive
Entwicklung sehr wohl registriert hat …
Professor Debatin: Der Besuch der Delegation des Wissenschafts-
rats war für mich eines der spannendsten Ereignisse dieses Jahres.
Die Delegationsmitglieder haben sich ein genaues Bild von der
Leistungsfähigkeit unserer Hochschulmedizin gemacht. Und ihr
spontanes Zwischenfazit war sehr erfreulich für uns: substanzielle
„Ich möchte dazu beitragen, Fortschritte gegenüber der letzten Begutachtung 1997, sehr hohes Potenzial in
dass wir in der Forschung der Forschung.
international sichtbar werden“
Welche bedeutenden Forschungsvorhaben stehen für das kommende
Professor Dr. Dr. Uwe Koch-Gromus,
Dekan der Medizinischen Fakultät des UKE Jahr an?
Professor Debatin: Wir werden den eingeschlagenen Kurs sehr konsequent
fortsetzen. Und uns noch stärker auf unsere wissenschaftlichen Schwerpunkte
konzentrieren. Dort, wo Exzellenz und ein hoher Grad der Vernetzung in
besonderem Maß aufeinandertreffen, werden wir noch intensiver als bisher
fördern. Zum Beispiel durch gezielte Berufungen von Professorinnen und
Professoren.
Professor Koch-Gromus: Für das kommende Jahr haben wir
außerdem zahlreiche Großprojekte auf den Weg gebracht. Stark
beteiligt haben wir uns beispielsweise am Standortwettbewerb zu
den Deutschen Zentren für Gesundheitsforschung. Da sind wir
mit Anträgen in den Bereichen Infektion, Herz-Kreislauf und
translationale Krebsforschung im Rennen. Auch bei der Bundes-
exzellenzinitiative hoffen wir auf Erfolge. Aktuell in Vorberei-
„Wir möchten noch stärker tung ist die Begutachtung eines zweiten Sonderforschungsbereichs, die im
als bisher kreative Wissen- kommenden März ansteht.
schaftler längerfristig an uns
Was treibt Sie beide an, die Leistungsfähigkeit der Wissenschaft
binden“ ständig zu verbessern?
Professor Dr. Jörg F. Debatin,
Professor Koch-Gromus: Ich liebe Hamburg und das UKE. Daher möchte ich
Ärztlicher Direktor und
Vorstandsvorsitzender des UKE mit den Kolleginnen und Kollegen dazu beitragen, dass wir in der Forschung
zu den leistungsstärksten Universitätskliniken Deutschlands gehören – und
international sichtbar werden.
Professor Debatin: Wenn wir international sichtbarer sind, können wir auch
noch stärker als bisher kreative Wissenschaftler an uns binden. Ich möchte dafür
die optimalen Rahmenbedingungen schaffen. Forscher, die innovative Fragen
stellen und Bahnbrechendes entwickeln, sollen nicht ihr Glück in anderen
Ländern suchen, sondern sich längerfristig hier bei uns im UKE wohlfühlen.
Wissen und Forschen 3
Inhalt 06
2 Nachgefragt
Professor Debatin und Professor
Koch-Gromus im Interview
6 Hat Krebs ein Gesicht?
Krebsforscher denken um und
suchen neue Wege jenseits der
klassischen Chemotherapie
10 Entschlüsselungstaktik in XXL
Eppendorfer Mediziner wirken mit 18
beim weltweit größten Forschungs
projekt zur Klärung der molekularen
Ursachen von Krebs
14 Schlafenden Tumorzellen
auf der Spur
Der Träger des Deutschen Krebspreises
2010 entwickelt einen Test zum
Ausschluss von Fehlbehandlungen
18 Zwischen Hoffnung
und Verzweiflung
UKE-Forscher suchen nach maßge- 46
schneiderten Lösungen im Kampf
gegen Lebermetastasen
22 Lamas als Helfer
der Wissenschaft
Universitätsmediziner entdecken
tierische Antikörper als Hoffnungsträger
26 34
4 Wissen und Forschen
14
26 Sauer macht stabil
Forscherteam am UKE findet
Auslöser für Osteoporose dort,
wo sie keiner vermutet
30 Gewichtige Hoffnungen
Interdisziplinäres Verbundprojekt
zum weißen und braunen Fettgewebe
rückt Übergewicht auf den Leib
10 34 Von Menschen und Mäusen
Ein Teilprojekt des Sonderfor-
schungsbereichs ist Hepatitisviren
auf der Spur
38 Von den Toten lernen
Mit virtuellen Obduktionen
gewinnen Hamburger Mediziner
entscheidende Einblicke
42 Aus dem Takt
Wissenschaftler finden vielverspre-
chende Ansätze für die Behandlung
von Herzrhythmusstörungen
34
46 Rettung im Mutterleib
Forscher entwickeln ein
weltweit einmaliges OP-Verfahren
50 Gedanken in
der Einbahnstraße
UKE-Mediziner entdecken einen
Ausweg aus dem Teufelskreis der
Schizophrenie
54 Spenden für das UKE
55 Impressum
Das Titelbild zeigt ein fünf Mikrometer dickes
Knochenpräparat, das mit einer Spezialfärbung
versilbert wurde. Das Knochengewebe ist dunkel
dargestellt
Wissen und Forschen 5
Mit ruhiger Hand: Gewinnung
von Bausteinen der Erbsubs-
tanz. Diese werden für die
Herstellung sogenannter
Genfähren benötigt ‒ Trans-
porter, die wie ein Taxi neue
therapeutische Gene in
kranke Zellen bringen
Hat Krebs ein Gesicht?
6 Wissen und Forschen
Tumorzellen gleichen sich nicht wie ein Ei dem anderen, im Gegenteil: Sie besitzen klar unterscheidbare Oberflächen. Diese Erkenntnis nutzen UKE-Krebsforscher und entwickeln neuartige Behandlungsansätze, die international große Beachtung finden. >>>
G
enauso wie kein Patient dem anderen Mitteln. „Manches Medikament hilft nur bei
gleicht, so eindeutig lassen sich auch zehn Prozent der Patienten, die es erhalten.
Tumorzellen voneinander unterschei- Und auch wenn es bei diesen außerordentlich
den. Alle haben ein charakteristisches Ober- gut anschlägt, bleibt im Umkehrschluss immer
flächenmuster aus Eiweißen – und sind des- noch die Tatsache, dass am Ende 90 Prozent
halb so spezifisch wie menschliche Gesichter. aller Patienten unnötig mit der Substanz be-
Dieses Wissen nutzen der UKE-Spitzenfor- handelt wurden“, sagt Prof. Trepel. Vor diesem
scher Prof. Dr. Martin Trepel und seine Hintergrund vollzog die Krebsforschung vor
Arbeitsgruppe, um Therapien zu konzipieren, mehr als zehn Jahren eine Wende: Die Zu-
die individuell auf den einzelnen Patienten kunft gehört nicht alleine der traditionellen
„Als Mediziner sehe ich fast
täglich, wie Krebspatienten leiden.
Das treibt einen ungemein an,
alles daranzusetzen, eine Therapie zu
entwickeln, die die Situation
dieser Erkrankten entscheidend
verbessert“
Prof. Dr. Martin Trepel,
Forschungsleiter für Molekulare Onkologie
zugeschnitten sind. „Wir wollen Medikamen- Chemotherapie, sondern der sogenannten
te entwickeln, die zielgerichtet das Krebs- molekularen Krebstherapie, die sich gezielt
wachstum hemmen, ohne dabei den ganzen gegen die einzigartigen Oberflächenstrukturen
Körper zu belasten“, sagt der Krebsexperte. auf den Krebszellen richtet. „Diese Idee hat die
„Dabei sind wir schon ein gutes Stück voran- Krebsbehandlung grundlegend revolutioniert“,
gekommen.“ Bislang größter Erfolg der Wis- sagt Prof. Trepel, der die Molekulare Onkolo-
senschaftler: Mit einer europaweit einzig gie am Universitätsklinikum leitet.
artigen Kombination von Methoden der Vor diesem Hintergrund charakterisieren
molekularen Therapie und der Genetik ent die UKE-Forscher seit Jahren detailliert die
deckten sie Substanzen, die derzeit in den USA Beschaffenheit einzelner Tumorzellen aus Pa-
an Krebspatienten klinisch getestet werden. tienten und im Tiermodell. Auf der Oberflä-
Viele Menschen warten noch immer auf das che der einzelnen Zellen befinden sich Eiwei-
Wundermittel gegen Krebs. Die UKE-Forscher ße, auch Rezeptoren genannt, von denen,
sind sich jedoch darüber einig, genauso wie vergleichbar mit einer Gipsmaske von einem
andere führende Wissenschaftler weltweit, dass Gesicht, eine Art Abdruck erstellt wird. Die-
es kein Allheilmittel geben wird, denn Patien- ser passt zu den Rezeptoren wie ein Schlüssel
ten sprechen oft nur in geringem Maße auf zu einem Schloss. Die Herstellung des
Standardtherapien an. Man braucht, verein- „Schlüssels“ ist komplex und langwierig: Der
facht ausgedrückt, für jeden einzelnen Tumor passende Botenstoff ist ein spezifisches Peptid,
eine auf ihn zugeschnittene Kombination von also eine kleine Aminosäurenkette. Diese
8 Wissen und Forschen
wird aus einer Sammlung von fast einer Mil- nun gezielter in erkranktes Gewebe gelenkt
liarde möglicher Schlüssel herausgefiltert, die werden. Der Erfolg ließ nicht lange auf sich
in einer „Peptidbank“ erfasst sind. Anschlie- warten: Die Genfähren fanden über das Blut
ßend analysieren die Forscher, welche Peptide von selbst den Weg in das Gewebe und luden
sich zum Beispiel spezifisch an Blutkrebs- dort ihre Fracht ab, um die Tumorzellen zu
oder Lymphdrüsenkrebszellen binden. vernichten. Entscheidende Erkenntnisse er-
hoffen sich Prof. Trepel und seine Arbeits-
Mit dem Gen-Taxi in die Zelle gruppe auch von einem besseren Verständnis
Der lange Atem der Forscher zahlte sich aus: von Immunreaktionen bei spezifischen Krebs-
Die Wissenschaftler entwickelten einen Boten- erkrankungen: Bei lymphatischen Krebsarten,
stoff, der über das Blut seinen Weg in die zum Beispiel bei Lymphdrüsenkrebs, entste-
Lymphknoten findet und so die Nebenwir- hen die bösartigen Zellen aus Zellen des
kungen von Impfungen verringert und ihre Immunsystems. Trotzdem hat die Forschung
Wirksamkeit erhöht. Außerdem trug die Tre- diese Krankheiten bislang nicht als Erkran-
pel-Arbeitsgruppe entscheidend zum Beweis kung des Immunsystems wahrgenommen.
bei, dass das Schlüssel-Schloss-Prinzip für „Es gibt aber Hinweise, dass eine Auseinander
Peptid-Botenstoffe auch beim Menschen mög- setzung zwischen den Krebszellen und be-
lich ist. Ein ähnliches Prinzip wandte die stimmten Antigenen im Körper stattfindet“,
Arbeitsgruppe auch für den gezielten Einsatz sagt der Krebsforscher. „Dieses Zusammen-
von Genfähren an – Transportmittel, die wie spiel beeinflusst möglicherweise grundlegend,
ein Taxi neue therapeutische Gene in die ob die Erkrankung sich aggressiv ausbreitet Die medizinisch-techni-
kranken Zellen bringen und so die Auslöser oder nur langsam fortschreitet.“ Mit dem sche Assistentin Barbara
der Krankheit abtöten. „Dieses Konzept war Schlüssel-Schloss-Prinzip erhoffen sich die Lechenne aus der Arbeits-
lange der Hoffnungsträger in der Medizin“, Forscher, zielgerichtete Therapien für diese gruppe von Prof. Trepel
erklärt Prof. Trepel. „Es konnte aber bis bisher oft unheilbaren Leiden zu entwickeln. ■ zählt Merkmale von
zuletzt an Patienten nur vereinzelt eingesetzt Krebszellen, die durch die
werden, weil die Fähren zu unspezifisch waren Bindung einer spezifischen
und oft das Zielgewebe nicht erreichten.“ Mit Substanz an die Zellober-
einem innovativen Ansatz, der international fläche sichtbar gemacht
für viel Aufsehen sorgte, gelang es den For- werden.
schern vor wenigen Monaten, die Genfähren
treffsicherer an ihr Ziel zu steuern. Dazu
kombinierten sie ihre Erkenntnisse aus dem
Schlüssel-Schloss-Prinzip mit ihrem Know-
how in der Gentherapie. Mit derselben Me-
thode, mit der sie bislang Peptide auswählten,
gewannen sie nun komplexe Proteine. Diese
sind die Hüllen von Genfähren und können
Faszination Forschung – Motivation für die Gesundheit
Ungewöhnliche Wege zu ge- im Labor auszuprobieren, immer das Potenzial, das Wis- unter anderem aus ihren
hen und um mehrere Ecken ob sie funktionieren“, sagt sen über die Abläufe einer Erfahrungen am Krankenbett.
zu denken – das ist kennzeich- Prof. Trepel. „So betrachtet, spezifischen Erkrankung zu „Mein Ziel ist ganz klar, eine
nend für die Arbeitsweise der gibt es auch keine schlechten erweitern.“ Ihre Motivation innovative Idee von der
Grundlagenforscher. „Es hat Ergebnisse. Ein Ergebnis kann ziehen die Forscher, die größ- Grundlagenforschung bis
eine starke Faszination, Hypo- überraschend sein oder an- tenteils auch als Ärzte in der zum Patienten zu tragen“,
thesen aufzustellen und dann ders als erhofft – aber es hat Krankenversorgung arbeiten, sagt Prof. Trepel.
Wissen und Forschen 9
Entschlüsselungstaktik
in XXL
Rund 25 000
Tumorarten in
fünf Jahren zu
analysieren ‒ das
ist das Ziel eines
einzigartigen
Mammutprojekts,
zu dem sich welt-
weit Spitzenkräfte
aus Medizin und
Forschung zusam-
mengetan haben.
Ganz vorn mit
dabei und zustän-
Dargestellt ist der Chromosomensatz einer Prostatakrebszelle in der
sogenannten Multicolor-FISH-Technik. Zu erkennen ist die krankhaft
dig für Prostata-
veränderte Erbsubstanz, wie sie typisch für einen bösartigen Tumor ist krebs: das UKE.
10 Wissen und Forschen>>> Wissen und Forschen 11
A
ls im Jahr 2001 die Entschlüsselung dem Großprojekt International Cancer Genome
des menschlichen Erbguts gelang, war Consortium (ICGC) mitmischen. Das ICGC
dieser Schritt für Ärzte und Wissen- ist das weltweit größte Forschungsvorhaben
schaftler ein Meilenstein. Die Methoden von zur Klärung der molekularen Ursachen von
damals sind heute längst überholt, Zeit- und Krebserkrankungen. Die Hamburger Medizi-
Kostenfaktoren stehen in keinem Verhältnis ner arbeiten gemeinsam mit dem Deutschen
mehr zu den ersten Gehversuchen der De Krebsforschungszentrum in Heidelberg und
chiffrierung, als man sich erst langsam zum dem Max-Planck-Institut für molekulare Gene-
Geheimnis der DNA vortastete. Inzwischen ist tik in Berlin an ihrem Projekt mit dem Titel
die Forschung so weit, dass innerhalb kürzes- „The genomes of early onset prostate cancer“.
ter Zeit die komplette DNA einer einzigen Zel- Für die drei deutschen Arbeitsgruppen, welt-
le entschlüsselt werden kann – ein Fortschritt, weit sind es insgesamt 23, stellen das Bundes-
der vor allem für die Untersuchung von Krebs- ministerium für Bildung und Forschung und
zellen interessant ist. die Deutsche Krebshilfe ge-
Prof. Dr. Guido Sauter, meinsam 30 Millionen Euro
Direktor des Instituts für
„Die schonende Operationsmethode zur Verfügung. Ziel des
Pathologie, gehört auf dem von Prof. Huland bei Prostata- Großprojektes ist es, Verän-
Gebiet der DNA-Entschlüsse- Erkrankungen hat der Martini- derungen der wichtigsten
lung weltweit zu den Spitzen- Klinik weltweites Ansehen verschafft“ Tumorformen zu analysie-
reitern. Die Anwendung des ren. Insgesamt ist die Ent-
von ihm und seinem Team Prof. Dr. Guido Sauter, schlüsselung der Erbinfor-
Direktor des Instituts für Pathologie
entwickelten Tissue Microar- mation von mehr als 25 000
rays (TMA) machte es mög- Tumoren geplant. Die ge-
lich, bis zu 4 000 Prostatakarzinome verschie- wonnenen Daten sollen über eine Datenbank
denster Stadien auf nur einem Chip zu weltweit zugänglich sein. Um dabei möglichst
speichern und miteinander zu vergleichen. effektiv und kostensparend vorzugehen, wurden
Durch die systematische Analyse der Proben für die Analyse der verschiedenen Tumor
lassen sich ganz gezielt Zusammenhänge zwi- erkrankungen die Spitzenkräfte der jeweiligen
schen Oberflächenstrukturen des Tumorge Fachgebiete für die ICGC gewonnen.
webes und den Erbinformationen der verschie-
denen Tumorzellen herstellen. Diese wiederum Ohne Impotenz und Inkontinenz
erlauben Rückschlüsse auf mögliche neue Für die UKE-Mediziner bedeutet die Teilnah-
Therapien gegen den Prostatakrebs. me eine besondere Auszeichnung. „Das Uni-
versitätsklinikum ist Prostataweltmeister“, sagt
Globale Datenbank geplant Prof. Sauter. „Die schonende Operationsme-
Eine Zusammenarbeit von Wissenschaftlern thode von Prof. Huland bei Prostata-Erkran-
der Arbeitsgruppe der UKE-Pathologie mit kungen hat der Martini-Klinik weltweites
herausragenden Experten aus der Klinik bot Ansehen verschafft.“ Die Martini-Klinik hat
sich an, und so war es kein Zufall, dass sich im vergangenen Jahr mehr Operationen an
das Forscherteam mit Prof. Dr. Markus Prostatapatienten durchgeführt hat als jede
Graefen, Prof. Dr. Hartwig Huland und Priv.- andere Klinik weltweit.
Doz. Dr. Thorsten Schlomm aus der Martini- Dass Patienten aus allen Erdteilen für den
Klinik komplettierte. Die Martini-Klinik ist Eingriff ins UKE kommen, liegt nicht zuletzt
eine 100-prozentige Tochter des Universitäts- an der speziellen Methodik von Prof. Huland.
klinikums und auf die Diagnose und Therapie Er hat es geschafft, mittels der sogenannten
des Prostatakarzinoms spezialisiert. nervenerhaltenden radikalen Prostatektomie
Das gebündelte Know-how des Ärzteteams seinen Patienten die beiden unangenehmen
zog weltweites Interesse auf sich: Die erfolgrei- Nebenwirkungen des Eingriffs – die Impotenz
che Arbeit des Forscherverbunds soll nun bei und die Inkontinenz – zu ersparen. Prof. Sauter
12 Wissen und Forschengehört längst zu den prominentesten Uro-
Pathologen in Europa.
„Ungeheure Chance“
Innerhalb der fünfjährigen Laufzeit des ICGC-
Projektes sollen er und sein Team 250 Tumore
entschlüsseln. Die Ergebnisse werden Patienten
Hoffnung machen. Denn Krebserkrankungen
– egal, welches Organ des Körpers betroffen ist
– sind immer auf genetische Veränderungen
in den Körperzellen zurückzuführen. Aller-
dings gibt es nicht den einen Tumor, den es zu
entwaffnen gilt, sondern viele verschiedene
Varianten, die allesamt einer ganz unter-
schiedlichen Behandlung bedürfen.
Um die optimale Lösung zu finden, ist
es notwendig, die Tumorzellen bis auf das Trio im Kampf gegen Prostatakrebs: (v.l) Prof. Dr. Guido Sauter,
Kleinste zu durchschauen. „Leider ist es immer Priv.-Doz. Dr. Thorsten Schlomm (oben) und Prof. Dr. Markus Graefen
noch so, dass wir viele Patienten übertherapie-
ren, da wir nicht genau erkennen können,
welche Tumorzellen bekämpft werden müssen
und welche nicht“, sagt Priv.-Doz. Dr. Thorsten
Schlomm, Koordinator der Prostataforschung
im UKE. „Um hier in Zukunft gezielter behan-
deln zu können, müssen wir das erbliche
Muster und die Genveränderungen der Zellen
erforschen.“
Das internationale Forschungsvorhaben
bietet dafür hervorragende Voraussetzungen,
wie Prof. Graefen betont. „Das Projekt birgt
eine ungeheure Chance, etwas wirklich Neues
und Relevantes zu finden“, sagt der Chefarzt
der Martini-Klinik. „Unsere große Hoffnung
beruht darauf, die für uns wichtigen Tumore
zu entdecken und so weit zu analysieren, dass
jeder Patient eine maßgeschneiderte Behand-
lung bekommt.“ ■
Prostatakrebs: Auch jüngere Männer sind betroffen
Trotz der enormen Fortschritte als verdoppelt. Wurden 1980 ten Diagnosemöglichkeiten, gen aus der Martini-Klinik.
in den letzten Jahren ist das jährlich rund 30 000 Neuer- andererseits aber auch an der Allein dort wurden 2009 etwa
Prostatakarzinom immer noch krankungen in Deutschland demografischen Entwicklung. 100 Fälle diagnostiziert, bei
die häufigste Krebstodesursa- diagnostiziert, so ist die Zahl Dass Prostatakrebs aber nicht denen die Betroffenen unter
che des Mannes. Im Zeitraum inzwischen auf über 60 000 ausschließlich ein Leiden von 50 waren. Zehn Prozent aller
von 1980 bis heute hat sich die gestiegen. Die Zunahme liegt Männern jenseits der 60 ist, Prostata-Erkrankungen sind
Zahl der Erkrankungen mehr zum einen an den verbesser- bestätigen auch die Erfahrun- erblich bedingt.
Wissen und Forschen 13Schlafenden Tumorzellen
auf der Spur
Krebszellen gelten als tickende Zeitbomben. Ob sie nach einer
Behandlung ganz verschwinden oder weiter im Körper kreisen,
konnten Mediziner lange Zeit nicht zuverlässig einschätzen. Ein
neuer Bluttest bringt Erkrankten jetzt Gewissheit.
14 Wissen und ForschenStark vergrößert zeigt sich hier der Objektträger eines Spezialmikroskops,
der die Zellen einer Blutprobe enthält. Mit der Glaskapillare von wenigen
Mikrometern Durchmesser können einzelne Zellen für weiterführende
Analysen entnommen werden
>>>
Wissen und Forschen 15Genau bei dieser Problematik setzt die
Arbeit von Prof. Pantel und seinem Team an.
Ihr Ziel: Ein Frühwarnsystem für Tumorzellen
zu entwickeln. Die Gruppe forscht vor allem
auf dem Gebiet der sogenannten soliden Tu-
more. Dazu zählen Lungen-, Darm-, Brust-
und Prostatakrebs – Tumorarten, die relativ
häufig streuen und für die sich daher die Eta-
blierung eines Frühwarnsystems besonders
lohnt.
Der Mikromanipulator ist ein Mikroskop, das mit einer steuerbaren, extrem „Es kommt nicht selten bei Krebspatienten
dünnen Glaskapillare ausgestattet ist. Damit können einzelne Zellen aus vor, dass sich einzelne Tumorzellen aus ihrem
der Blutprobe eines Patienten entnommen und analysiert werden Zellverband lösen und über die Blutbahn oder
die Lymphe durch den Körper wandern“, sagt
Dr. Juliane Hannemann aus der Arbeitsgrup-
E
pe. „Wir wollen diese zirkulierenden Zellen so
s klingt nach einem makaberen früh wie möglich aufspüren und näher analy-
Glücksspiel, wenn nach einer ver- sieren.“ Die Entschlüsselung dieser sogenann-
meintlich erfolgreichen Tumorbehand- ten „schlafenden Zellen“ war es letztlich, die
lung Metastasen auftauchen und Arzt und die Forscher am UKE einen bedeutenden
Patient am Ende der Behandlung plötzlich Schritt nach vorn brachte. Es gelang den
wieder ganz am Anfang stehen. „Zu den Wissenschaftlern, anhand verschiedenster
Kerncharakteristika bösartiger Tumore ge- Verfahren bis zur DNA einzelner Tumorzellen
hört schlichtweg die Tatsache, dass sie streuen vorzudringen. Diese Methode, für die Prof.
und Tochtergeschwulste bilden“, sagt Prof. Pantel mit dem Deutschen Krebspreis 2010
Dr. Klaus Pantel, Direktor des Instituts für ausgezeichnet wurde, gibt Erkrankten neue
Tumorbiologie. Das Unvorhersehbare und Hoffnung.
Tückische der Metastasen: Die Mediziner „Das Belastende für viele Patienten, bei
können nicht genau wissen, über welche denen Metastasen diagnostiziert wurden, ist
Zeitspanne Vorsicht geboten ist und wie die die Ungewissheit, ob die ausgesuchte Behand-
Tochtersaat letztlich bekämpft werden kann. lungsmethode auch wirklich greift“, sagt
„Manchmal können bis zu zehn Jahre verge- Prof. Pantel. Schließlich sei nicht gesagt, dass
hen, ehe der Krebs erneut ausbricht“, sagt das Medikament, das den primären Tumor
Prof. Pantel. „Das Fatale daran: Die Metasta- bekämpfen konnte, auch die Tochterge-
sen bleiben oftmals so lange unentdeckt, bis schwulste besiegt. „Die Medizin ist lange Zeit
jede Hilfe zu spät kommt.“ davon ausgegangen, dass Metastasen nach
Spurensuche mit Magnet und Mikroskop
Um die Tumorzellen zwischen erkennt und sich gemäß dem Abkürzung steht für „magne- probefindet schließlich im
den anderen Blutzellen auf- Schlüssel-Schloss-Prinzip an tic activated cell sorting“ – Mikromanipulator statt –
zuspüren, sind verschiedene sie heftet. beginnt dann die Zellsortie- einem Mikroskop mit dünnen
Schritte notwendig. Zuerst Diese Antikörper sind mit rung. Mit einem starken Glaskapillaren. Die Zellen
werden die Blutproben mit kleinen magnetischen Eisen- Magneten werden die Beads werden in die Kapillaren
einem Antikörper vermischt, partikeln versehen, den und somit die kompletten eingesaugt und zur weiteren
der bestimmte Moleküle an sogenannten Beads. Mit Tumorzellen angezogen. Die Analyse in ein Reaktionsgefäß
der Oberfläche der Zellen der MACS-Methode – diese Isolierung vom Rest der Blut- übertragen.
16 Wissen und Forschendem exakt gleichen Prinzip aufgebaut sind und
funktionieren wie ihr Stammtumor“, sagt der
Tumorbiologe. „Heute wissen wir: Die Grund-
züge sind gleich. Aber das heißt noch lange
nicht, dass die Tumorzellen ihre Eigenschaften
beibehalten.“ Aber genau diese Grundzüge und
Eigenschaften sind es, die entschlüsselt werden
müssen, um die Tochtergeschwulste besser
„Heute können wir viele Detailinformationen
aus einer einzigen Tumorzelle im Blut eines
Krebspatienten ziehen“
Prof. Dr. Klaus Pantel,
Direktor des Instituts für Tumorbiologie
behandeln zu können. „Früher konnten wir
mit unseren Standardmethoden die schlafen-
den Tumorzellen nicht erfassen. Nun ist nur
ein Bluttest nötig, um die Zellen zu finden und
genau zu untersuchen“, sagt Dr. Hannemann.
Für Prof. Pantel und sein Team, zu dem
auch Dr. Sabine Riethdorf gehört, ist diese
Entwicklung bahnbrechend. „In der Vergan-
genheit war es lediglich möglich, den primären
Tumor auf seine DNA zu untersuchen. Heute
können wir viele Detailinformationen aus einer
einzigen Tumorzelle im Blut eines Patienten
ziehen“, so Prof. Pantel. Der Bluttest bringt
vielen Erkrankten Gewissheit und vermeidet
kostspielige Fehlversuche. Prof. Pantel nennt
dafür ein Beispiel: „Ein gängiges Medikament,
das bei Brustkrebs eingesetzt wird, ist Hercep-
tin. Die Behandlung mit dem Mittel kostet
jährlich etwa 30.000 Euro pro Patient. Trotz-
dem weiß man im individuellen Fall noch
nicht genau, ob es hilft oder nicht. Unser Blut-
test könnte eine wichtige diagnostische Lücke
schließen.“ Somit sei der Test, der mit rund
300 Euro zu Buche schlägt, nicht nur ver-
gleichsweise günstig, sondern entlaste mögli-
cherweise auch den Erkrankten durch die Setzen ihre
gezielte Diagnose nach nur wenigen Tagen. Hoffnungen auf einen
Das Ziel für die Zukunft steht für den Routinebluttest für
Wissenschaftler nach den ersten Erfolgen fest: Krebspatienten:
„Wir wollen erreichen, dass in einigen Jahren Prof. Dr. Klaus Pantel
für jeden Patienten ein Routinebluttest zur und seine Mitar-
Verfügung steht, der uns verrät, ob die ange- beiterin Dr. Juliane
wandte Therapie erfolgreich war.“ ■ Hannemann
Wissen und Forschen 17Besorgniserregender Befund: In der Leber einer Darmkrebspatientin
findet sich, wie die Computertomograpie zeigt, eine Tochtergeschwulst
von etwa 3 cm Durchmesser
18 Wissen und ForschenDiagnose Darmkrebs:
Zwischen Hoffnung
und Verzweiflung
Geballte Schlagkraft:
Ein Forschungsverbund
beschäftigt sich erstmals
in Deutschland über Fach
grenzen hinweg intensiv
mit den Zusammenhängen
zwischen Tochtergeschwulsten
in der Leber und ruhenden
Krebszellen.
>>>
Wissen und Forschen 19Geballtes Know-how gegen Krebs – Die Schwerpunkte des Forschungsverbundes in einem interdisziplinären Netzwerk:
In einem Zentralprojekt wird für die jeweiligen Arbeitsgruppen eine Tumorzellen: Prof. Dr. Klaus Pantel, Dr. Juliane Hannemann, Institut
Plattform für tierexperimentelle Studien gebildet und ein translationa- für Tumorbiologie; Funktion von nicht-kanonischen Signalwegen
les Forschungsprojekt mit Patientengeweben etabliert. Erkenntnisse in der Dissemination und Metastasierung: Dr. Henning Wege,
der Grundlagenforschung sollen dabei möglichst rasch in klinische I. Medizinische Klinik; Rolle des inflammatorischen Stromas bei
Therapien umgesetzt werden. Umgekehrt sollen klinische Beobach- der Lebermetastasierung: Dr. Jörg Schrader, Prof. Dr. Ansgar Lohse,
tungen als Rückkoppelung in die Grundlagenforschung einfließen. I. Medizinische Klinik; Analyse disseminierter Zellen und ihrer
Die dem Verbund zugehörigen Institute und Kliniken werden mit ihren metastatischen Nischen: Dr. Dr. Sonja Loges, Prof. Dr. Carsten
Arbeitsschwerpunkten im Rahmen des Projekts wie folgt genannt: Bokemeyer, II. Medizinische Klinik; Homing Mechanismen der Leber-
Funktionale Rolle von Zelladhäsionsmolekülen: Prof. Dr. Udo metastasierung: Prof. Dr. Martin Trepel, II. Medizinische Klinik;
Schumacher, Institut für Anatomie; Funktionelle Bedeutung von Modulation der Zelladhäsion durch Galectin-1: Priv.-Doz. Dr. Oliver
AKT2, einem Onkogen: Priv.-Doz. Dr. Manfred Jücker, Institut für Stöltzing, Klinik für Hepatobiliäre Chirurgie.
Biochemie und Molekularbiologie; Bedeutung von zirkulierenden
N
ach erfolgreicher Operation und Aussicht auf Heilung war nun möglich. Auch
Chemotherapie verlassen viele Pati- dieser komplexe Eingriff, der von den UKE-
enten geheilt das Krankenhaus und Medizinern aufwendig mit einer 3-D-Rekon-
schöpfen nach einer langen Leidenszeit wie- struktion des Organs vorbereitet wurde,
der Hoffnung auf einen Neuanfang. Die Kon- gelang. Alle Beteiligten schöpften nun Hoff-
trolluntersuchungen verlaufen ohne suspekte nung. Die Patientin schmiedete wieder Zu-
Befunde. Zunächst. Nicht selten kommt die kunftspläne. Kaum ein halbes Jahr später kam
Nachricht wie aus dem Nichts: Rückfall mit die Hiobsbotschaft: Die Ärzte mussten ihr
neuen Tumoren – meist Lebermetastasen. eröffnen, dass sich in ihrer Leber an einer an-
Ein interdisziplinäres Team führender deren Stelle ein neuer Tumor entwickelt hatte.
UKE-Forscher sucht nach den Mechanismen „Alles verläuft bestmöglich: Man kombi-
ihrer Entstehung und hofft, dass die gewon- niert optimal modernste Behandlungskon-
nenen Erkenntnisse bald für eine bessere zepte, sowohl die Chemotherapie als auch die
Fachübergreifende Therapie nutzbar gemacht werden können. Operation sind erfolgreich“, sagt Priv.-Doz.
Zusammenarbeit: Eine 69-jährige Hamburgerin steht stellver- Dr. Oliver Stöltzing. „Und trotzdem tritt
(v.l.) Dr. Dr. Sonja Loges, tretend für viele Darmkrebspatienten: Zunächst nach kurzer Zeit ein Rückfall auf.“ Warum
Dr. Juliane Hannemann war die Diagnose für sie ein Schock. Der Krebs kommt der Krebs zurück? Warum so schnell?
und Priv.-Doz. Dr. Oliver hatte sich schon im Bauch ausgebreitet; im Und warum ist erneut die Leber betroffen?
Stöltzing diskutieren Röntgenbild zeigte sich ein drei Zentimeter Auf diese Fragen hat die Krebsmedizin noch
ihre Analyseergebnisse großer Tochter-Tumor auf der Leber. keine befriedigenden Antworten. Das ehr-
Der Primärtumor im geizige Ziel, dies zu ändern, hat sich ein ein-
Darm wurde entfernt zigartiger Forschungsverbund auf die Fahnen
und die Tochterge- geschrieben. In dem Projekt mit dem Titel
schwulst in der Leber, „Colorektale Lebermetastasen: Von moleku-
die sogenannte Metas- laren Mechanismen der Metastasierung zur
tase, wurde anschlie- maßgeschneiderten onkologischen Therapie“
ßend mit einer maß arbeiten Klinikärzte und Naturwissen-
geschneiderten schaftler über ihre Fachgrenzen hinweg
Chemotherapie mit zusammen.
molekularen Substan- Bei drei von vier Patienten treten binnen
zen behandelt, die den zehn Jahren erneut Metastasen auf. Colorek-
Tumor verkleinern soll- tale Lebermetastasen sind eine Folge von
ten. Ein voller Erfolg: Darmkrebs. Diese Krebsart ist die zweithäu-
Die Geschwulst figste in Deutschland. Rund 75 000 Menschen
schrumpfte beträcht- erkranken jedes Jahr neu daran. Die Sterb-
lich. Eine Leber-OP mit lichkeit ist nach wie vor hoch: Bei der Zahl der
20 Wissen und Forschen„Mit vereinter Kraft wollen wir es
schaffen, das Langzeitüberleben
nach Darmkrebs entscheidend zu
verbessern“
Prof. Dr. Björn Nashan,
Direktor der Klinik und Poliklinik für Hepatobiliäre
Chirurgie und Transplantationschirurgie
jährlichen Krebs-Todesfälle liegt das soge- Tochter-Geschwulste auftreten. Und dass es
nannte kolorektale Karzinom an zweiter Stelle. bestimmte molekulare Mechanismen in der
Bei einem Viertel aller Darmkrebs-Patienten Leber geben muss, die der Grund dafür sind,
haben sich bereits zum Zeitpunkt der Diag- dass gerade dieses Organ auf Tumorzellen so
nose Tochtergeschwulste auf der Leber ange- besonders anziehend wirkt.“ Die Forscher-
siedelt. Im weiteren Verlauf des Darmkrebses gruppe ist die erste in Deutschland, die sich
leiden bis zu 55 Prozent der Erkrankten unter so tiefgehend mit den Zusammenhängen von
solchen Lebermetastasen. Selbst wenn Patien- Lebermetastasen und zirkulierenden Tumor-
ten mit Aussicht auf Heilung operiert werden zellen befasst.
können, tritt der Krebs bei drei Vierteln von Die Herausforderung besteht nun darin,
ihnen im Lauf von zehn Jahren wieder auf. zum einen zu definieren, wie die molekularen
An dem groß angelegten Verbund sind Strukturen aussehen, die Tumorzellen dazu
sechs Institutionen und Kliniken beteiligt. bringen, sich immer wieder in der Leber ein-
Die Ärzte und Wissenschaftler kommen aus zunisten. Und zum anderen, herauszufinden,
so unterschiedlichen Fachbereichen wie etwa welche Arten von Signalen sie empfangen,
der Anatomie, der Biochemie, der Leber- die das Wachstum bösartiger Zellen auslösen
Chirurgie und der Onkologie. „Wir alle tei- und beschleunigen. „Nur wenn wir diese
len eine Hypothese, die uns vorantreibt“, sagt Zusammenhänge besser verstehen, können
Prof. Dr. Björn Nashan, Direktor der Klinik wir neue Therapieansätze für Patienten ent-
für Hepatobiliäre Chirurgie und Transplanta- wickeln, Lebermetastasen vorbeugen oder
tionschirurgie. „Wir gehen davon aus, dass Rückfälle verhindern“, sagt Prof. Nashan.
Tumorzellen aus dem Knochenmark, die im „Mit vereinter Kraft wollen wir es schaffen,
Körper zirkulieren, dafür verantwortlich das Langzeitüberleben nach Darmkrebs
sind, dass auch nach einer OP immer wieder entscheidend zu verbessern.“ ■
Innovative Chirurgie und neuen Substanzen
Gerade in den vergangenen OP, können sie mit einer maß- des Eingriffs. Zielgerichtet hungern den Tumor aus,
fünf bis sieben Jahren hat so- geschneiderten Chemothera- sind auch die neuen Therapi- indem sie das Wachstum der
wohl die chirurgische als auch pie verkleinert werden. Sollte en, die unmittelbar gegen die Blutgefäße hemmen, oder
die medikamentöse Therapie die Geschwulst anatomisch Krebszellen eingesetzt wer- verhindern die Signalübertra-
von Lebermetastasen deutli- ungünstig liegen, planen die den. Sie blockieren beispiels- gung zwischen Tumorzellen,
che Fortschritte gemacht. Chirurgen mithilfe von 3-D- weise Faktoren, die das ohne benachbarte gesunde
Sind Tumore zu groß für eine Rekonstruktionen den Verlauf Tumorwachstum fördern, Zellen zu beeinträchtigen.
Wissen und Forschen 21Equi te dolutat lum quatie vendit praesecte tion esequis dolor 22 Wissen und Forschen
Lamas als Helfer der Wissenschaft Lamas sind als Lastenträger und Woll-Lieferanten bekannt. Neu ist aber, dass sie für die Medizin höchst interessante Eigenschaften besitzen, die vielversprechende Perspektiven für die Therapie von Krebs und entzündlichen Erkrankungen eröffnen. >>>
G
eh nicht so nah ran, die spucken“, Weil große Hoffnungen auf dem Vorhaben
hören Kinder oft, die im Zoo dicht an ruhen, stellen sowohl die Deutsche For-
ein Lama-Gehege treten. Im Gegen- schungsgemeinschaft als auch das Bundesmi-
satz zum Speichel der Kameltiere, einer für nisterium für wirtschaftliche Zusammenar-
Menschen im direkten Kontakt eher unange- beit und Entwicklung Mittel zur Verfügung.
nehmen Flüssigkeit, stellen die Lamas aber Und der Deutsche Akademische Austausch-
auch ungewöhnlich nützliche Wirkstoffe her. dienst unterstützt eine Kooperation mit For-
Die Tiere produzieren Antikörper, die sich in schern in Mexiko. Dort arbeitet ein Team an
Medikamente gegen kranke Zellen verwan- der Produktion von Nanobodies aus dem Blut
deln lassen. Weil die Bindungsbereiche dieser von Haien. Die Antikörper der Fische haben
Antikörper, mit denen sie an andere Molekü- ähnliche Eigenschaften wie die der Lamas.
„Nanobodies sind
Hoffnungsträger im
Kampf gegen Krebs
und Entzündung“
Prof. Friedrich Koch-Nolte,
Institut für Immunologie
Die Köpfe des le andocken können, besonders klein sind, Weitere Mittel fließen aus der Industrie und
Forschungsprojektes werden sie Nanobodies genannt. von der Hamburger Werner Otto Stiftung.
im Dialog: Mit den Nanobodies der Lamas befasst In den Laborräumen im Campus Forschung
Prof. Dr. Friedrich sich ein Pilotprojekt am Institut für Immuno- züchtet das UKE-Team die Nanobodies in
Haag (links) und logie des Universitätsklinikums. Das Team Brutschränken. Beteiligt sind unter anderem
Prof. Dr. Friedrich um Prof. Dr. Friedrich Koch-Nolte und Prof. die Doktoranden Janusz Wesolowski, Mandy
Koch-Nolte (rechts) Dr. Friedrich Haag produziert die Antikörper Unger, Welbeck Danquah und Björn Rissiek.
für Therapiekonzepte. Gewonnen werden sie
aus den weißen Blutkörperchen geimpfter Patent eingereicht
Lamas. Vier Mal werden die Tiere für die Erste große Erfolge können die Wissenschaft-
Wissenschaft immunisiert, so wie das sonst ler bereits verbuchen. In Zusammenarbeit mit
auch bei der Tierhaltung im Rahmen der den Kollegen aus Argentinien ist es gelungen,
Schutzmaßnahmen durch den Veterinär ge- Nanobodies zu züchten, die gegen spezielle
schieht. Einmal wird ihnen anschließend Blut Toxine und gegen ein Enzym auf Entzün-
abgenommen. Das alles geschieht mit einer dungszellen wirksam sind, das mit diesen
schonenden Technik mithilfe von Tierärzten Toxinen verwandt ist. Dieser Schritt eröffnet
und Tierpflegern des UKE. die weitreichende therapeutische Hoffnung,
An dem Projekt arbeiten die Hamburger auf diese Art und Weise bakterielle Toxine
zusammen mit Kollegen aus Argentinien. mittels der Nanobodies einfach abzuschalten.
24 Wissen und ForschenDas könnte ein Mittel sein gegen schwerwie- verabreichen sind. Sie
gende Infektionserkrankungen wie Durchfall, können intravenös,
Keuchhusten oder Diphtherie. Doch inzwi- als Salben oder Pillen
schen ist das Team noch einen Schritt weiter. gegeben werden“, sagt
In Zusammenarbeit mit der Firma Ablynx Prof. Koch-Nolte. Der
aus dem belgischen Gent, die auf die Produk- Körper scheidet sie
tion von Nanobodies spezialisiert ist, haben über die Nieren wie-
die Eppendorfer als weltweit Erste Nanobo- der aus. In den Labor-
dies entwickelt, die einen Ionenkanal blockie- versuchen hatten die
ren können. Dieser Ionenkanal kontrolliert Nanobodies Entzün-
Entzündungsreaktionen und die Schmerz- dungsreaktionen in Minuten-
empfindung. schnelle blockiert. In Verbindungen mit an- Die Abbildung zeigt die
Ablynx ist ein junges Biotechnologie-Unter- deren Medikamenten ergab sich – jedenfalls vergleichsweise flache
nehmen, als Ausgründung der Universität im Labor – bereits ein positiver Effekt beim Interaktion zwischen
Brüssel entstanden. Der gemeinsame Erfolg Einsatz gegen Diabetes Typ I. „Nanobodies einem Enzym und dem
der Belgier und der Hamburger Immunolo- sind Hoffnungsträger im Kampf gegen Krebs Bindungsbereich eines
gen öffnet eine Tür für die Behandlung von und Entzündung“, sagt Prof. Koch-Nolte. konventionellen Antikör-
Entzündungen und Autoimmunerkrankun- Auch als Helfer der Bildgebung eignen sich pers (links) sowie die
gen. Es besteht die Hoffnung, auf diese Weise die kleinen Alleskönner. Sie könnten etwa für tiefe Interaktion eines
bei entzündlichen und allergischen Erkran- eine bessere Darstellung von Entzündungs Nanobodies mit dem
kungen die entzündungsauslösenden Makro- reaktionen eingesetzt werden. Zielenzym (rechts). Zu
moleküle einfach zu blockieren. Deshalb haben Die Immunologen arbeiten an diesem erkennen ist eine tiefe
die Partner das Projekt mithilfe der auf Wis- Thema mit Kollegen aus der medizinischen Ausstülpung, die die
senstransfer spezialisierten UKE-Tochter Klinik und der Radiologie zusammen. Weitere Aktivität des Enzyms
Medigate bereits zum Patent eingereicht. Verbindungen gibt es zum Graduiertenkolleg blockieren kann.
Auch auf ihre Eignung zur Hemmung der „Entzündung und Regeneration“ des Sonder-
Blutgerinnung werden Nanobodies bereits forschungsbereichs 841 der Deutschen For-
in einer ersten klinischen Studie von Exper- schungsgemeinschaft, mit dem Sonderfor-
ten des Universitären Herzzentrums geprüft. schungsbereich 877 „Proteolyse“ sowie mit
dem Landesexzellencluster „Nanotechnology
Blockade in Minutenschnelle in Medicine“, das fächerübergreifend die
„Der Vorteil der kleinen Antikörper liegt dar- Möglichkeiten der gezielten Therapie mit-
in, dass sie leicht herzustellen und leicht zu hilfe von Nanopartikeln untersucht. ■
Allzweckwaffe Antikörper
Antikörper, Y-förmige Eiweiß- cken können. Lamas dagegen, sind sie stabil, klein und Die Nanobodies erinnern an
stoffe, haben große Bedeu- andere Kamelarten und Hai gut löslich. Und sie haben den Begriff der „Zauberku-
tung für Forschung und fische haben Antikörper, die besonders wirksame Andock- geln“, den der Medizin-Nobel-
Therapie. Es gibt Millionen nur aus schweren Ketten zu- stellen, mit denen sie sich mit preisträger Paul Ehrlich vor
verschiedener Antikörper. Die sammengesetzt sind. ihren Ziel-Molekülen verbin- rund 100 Jahren für medizini-
meisten bestehen aus zwei Das macht sie besonders inte- den können. sche Wirkstoffe prägte, die
schweren und zwei leichten ressant für die Wissenschaft- Das heißt, dass sie als Medi- gezielt und passgenau gegen
Polypeptidketten. ler: Zum einen, weil ihre Bin- kamente leicht zu verabrei- Erreger eingesetzt werden
Die Antikörper besitzen be- dungsbereiche gentechnisch chen sind und zuverlässig ans sollten. Mit den Nanobodies
stimmte Bindungsanteile, mit in großen Mengen hergestellt Ziel gelangen – eine Art könnte sein Konzept Realität
denen sie an Moleküle ando- werden können. Zum anderen schnelle Eingreiftruppe also. werden.
Wissen und Forschen 25Eine Knochenprobe ist in dem Plexiglasblock eingebettet und wird hier auf einem speziellen Schneidegerät, dem Hartschnittmikrotom, zu tausendstel Millimeter dünnen Schnitten aufgearbeitet Sauer macht stabil Wenn die Knochensubstanz porös wird und das Skelett geschwächt ist, kann die Ursache dafür auch dort liegen, wo sie niemand vermutet. Forscher des UKE haben nach Gründen gesucht und die Antwort im Magen gefunden. 26 Wissen und Forschen
>>> Wissen und Forschen 27
ringerung der Magensäureproduktion. Zum
anderen nehmen allein in Deutschland rund
acht Millionen Menschen regelmäßig Medi-
kamente gegen Sodbrennen und den Rück-
fluss der Magensäure in die Speiseröhre ein.
Milliarden-Entlastung möglich
Die Untersuchungen von Prof. Amling und
seinem Team sollten zum einen klären, wie
sich die verminderte Magensäurebildung im
Detail auf die Knochenqualität auswirkt.
Zum anderen zielten sie darauf, Therapiean-
sätze zu erarbeiten, die die zerstörerischen
R
Erforscht die und acht Millionen Menschen in Nebenwirkungen der Magensäureblocker auf
Auswirkungen von Deutschland leiden an Osteoporose. die Knochen verhindern. Die Zusammenhän-
Magensäureblockern Dabei geraten Knochenauf- und -ab- ge, die im Laborversuch untermauert wurden
auf die Knochen bau aus der Balance. Die Knochenmasse und sich mechanistisch auf den Menschen
stabilität: Dr. Florian schwindet, das Skelett wird geschwächt und übertragen ließen, belegten eindeutig, dass bei
Barvencik, Leitender es kommt zu Knochenbrüchen. Schuld an fehlender Magensäure bestimmte Kalziumver-
Oberarzt am Institut dem Leiden ist häufig die unzureichende Auf- bindungen, etwa Kalziumkarbonat, vom Or-
für Osteologie und nahme von Kalzium aus der Nahrung. Und ganismus nur schwer aufgenommen werden
Biomechanik dafür wiederum gilt als eine Ursache der können. Andere Verbindungen wie beispiels-
Mangel an Vitamin D. weise Kalziumglukonat oder Kalziumcitrat
Doch mit der Zuführung von Vitamin D dagegen werden unabhängig von der Magen-
allein ist es nicht getan, wenn man Osteopo- säure vom Körper resorbiert.
rose vermeiden will. Ein Wissenschaftlerteam Das ist eine entscheidende Erkenntnis, die
um Prof. Dr. Michael Amling, Direktor des zunächst für Osteoporose-Patienten bedeut-
Instituts für Osteologie und Biomechanik im sam ist, deren Organismus nicht ausreichend
Universitätsklinikum, hat herausgefunden, Magensäure herstellt. Da die Kalziumpräpa-
dass der Kalziummangel auch die Folge einer rate, die in Deutschland verordnet werden,
bislang nicht erkannten Kettenreaktion sein zum überwiegenden Teil auf einer Kalzium-
kann. Schließlich ist eine wichtige Vorausset- karbonat-Basis beruhen, können sie diesen
zung für die Aufnahme von Kalzium eine Kranken folglich nicht helfen. „Damit liefert
ausgeglichene Magensäurebildung, wie die die translationale Forschung einen entschei-
Hamburger jetzt nachgewiesen haben. denden Beitrag zur Verbesserung der Osteo-
Anlass für die Untersuchungen war die porose-Therapie“, sagt Prof. Amling. Transla-
Tatsache, dass Patienten, die über lange Zeit tionale Forschung hat die Aufgabe, Erkennt-
Magensäureblocker einnahmen, ein „drama- nisse der Grundlagenwissenschaftler aus dem
tisch gesteigertes Knochenbruchrisiko auf- Labor direkt für Erkrankte nutzbar zu machen.
wiesen“, wie Dr. Florian Barvencik sagt, Aber die Bedeutung der Ergebnisse geht
Leitender Oberarzt des Instituts. Obwohl weit über die Gruppe der Osteoporose-Pati-
mehrere Beobachtungsstudien die Gleichzei- enten hinaus. Sie betreffen Millionen Men-
tigkeit der Medikamenteneinnahme und des schen in Deutschland, die wegen Magenleiden
erhöhten Knochenbruchrisikos bestätigten, Magensäureblocker einnehmen müssen. Auf-
führte das lange Zeit nicht zu den entspre- grund der neuen Erkenntnisse könnten bei
chenden Schlussfolgerungen. „Aber gerade ihnen die Gefahren einer drohenden Osteo-
das ist von großer Bedeutung“, sagt Prof. porose durch alternative Kalziumpräparate
Amling. Denn zum einen kommt es bei bis zu gemindert werden. Dies sei eine wichtige
30 Prozent der über 60-Jährigen zu einer Ver- Aufgabe, wie Amling betont. Denn Erkran-
28 Wissen und Forschen„Würde man die Bevölkerung
ausreichend mit Vitamin D und
Kalzium versorgen, könnte man
das deutsche Gesundheitssystem
um 2,5 Milliarden Euro entlasten“
Prof. Dr. Michael Amling,
Direktor des Instituts für Osteologie
und Biomechanik
kungen von Muskeln und Skelett verursachen Die Osteologie ist die Lehre von den Knochen
in Deutschland rund ein Drittel der Gesund- und dem Skelettsystem. Das Fach fußt in der
heitskosten. Allein für die Behandlung und Hansestadt auf einer langjährigen Tradition.
Folgen von Knochenbrüchen aufgrund von Die Osteologie steht dabei gleichsam im Zen-
Osteoporose würden 5,6 Milliarden Euro trum des interdisziplinären Dialogs von Or-
fällig. thopädie, Unfallchirurgie, Innerer Medizin,
Endokrinologie und Sportmedizin.
International noch zu wenig beachtet Das Institut für Osteologie und Biomecha-
Im Sport ist die heilsame Wirkung von Vita- nik ist die größte Einrichtung in Deutschland
min D längst bekannt – bei Fußball-Bundes- für die Diagnose der Osteoporose. Die Ep-
ligisten bis hin zu den Sprinter-Stars. Dort pendorfer Wissenschaftler betreiben interdis-
hat man längst erkannt, dass das Vitamin die ziplinäre und patientenbezogene Forschung
Muskelleistung verbessert. Bereits in den im Bereich von Muskeln und Skelett. Erkran-
50er-Jahren ist sein Einsatz vom Internatio- kungen in diesem Bereich – darunter neben
nalen Olympischen Komitee geprüft und als der Osteoporose beispielsweise auch Arthro-
zulässig eingeschätzt worden. Eine verbesser- se, Sarkopenie und Knochenmetastasen –
te muskuläre Situation ist auch für die Kno- sind von zentraler gesundheitsökonomischer
chen wichtig, denn sie vermindert die Gefahr Relevanz. Sie sind in der Forschungsaktivität
von Stürzen und damit von Brüchen. international bislang aber unterrepräsentiert.
Prof. Amling hat den bislang einzigen Lehr- Das Institut will dazu beitragen, diese Lücke
stuhl für Osteologie in Deutschland inne. zu schließen. ■
Knochendiagnostik mit Durchblick
Bei der Untersuchung des Schritt sichtbar werden. über Struktur und Beschaf- putertomografie können die
Knochengerüsts auf poten- Die Knochendichte wird per fenheit der Knochen offenba- Knochenproben in Größen-
zielle Brüche oder Schädigun- Dual-Energy-X-Ray-Absorp- ren sich mit der peripheren ordnungen bis auf sechstau-
gen können Prof. Amling und tiometrie gemessen – eben- quantitativen Computerto- sendstel Millimeter unter-
sein Wissenschaftler-Team falls eine Methode der Rönt- mografie. Das sogenannte sucht werden.
auf ein ausgefeiltes techni- gendiagnostik. Xtreme CT zeigt die Knochen- Schließlich bietet die Raster-
sches Arsenal setzen. Das Die Funktionsweise: Je porö- architektur von Patienten bis elektronenmikroskopie die
beginnt bereits mit dem ser die Knochen sind, desto in ihre feinsten dreidimensio- Möglichkeit, Knochenproben
Röntgen, bei dem eventuelle mehr Strahlen können durch- nalen Strukturen. Mithilfe bis aufs letzte Kalziumkristall
Brüche in einem ersten dringen. Weitere Erkenntnisse von Biopsien und Mikro-Com- zu analysieren.
Wissen und Forschen 29Der Ausschnitt zeigt weißes
Fettgewebe in 200-facher
Vergrößerung. Durch die
Blaufärbung des Präparats ist
deutlich das blasenartige
Muster des Gewebes zu
erkennen
Gewichtige Hoffnungen
Von Kleinkindern war bislang schon bekannt, dass sie
braune Fettzellen besitzen, die beim Abnehmen helfen
können. UKE-Forschern gelang der Nachweis, dass das
braune Fettgewebe tatsächlich einen Ansatz zur Therapie
von Fettleibigkeit und erhöhten Blutfetten bietet.
30 Wissen und Forschen>>> Wissen und Forschen 31
Dr. Harald Ittrich, Oberarzt in der Klinik und Poliklinik Alexander Bartelt, Biochemiker aus dem Zentrum
für Diagnostische und Interventionelle Radiologie für Experimentelle Medizin
E
s ist eine scheinbar einfache Glei- können pro Tag etwa ein Fünftel der tägli-
chung: Bei Nahrungsüberangebot chen Energiezufuhr verbrennen.“ Bei Men-
speichert der Körper Fett für schlech- schen mit Übergewicht dagegen scheint die
te Zeiten. Und das dokumentiert sich in Ret- Stoffwechselaktivität des braunen Fetts stark
tungsringen, wenn die Vorräte zu opulent herabgesetzt zu sein. Und genau hier tun
werden. Diese sind unschön und können sich Hoffnungen auf: Wenn man das braune
krank machen. Tatsächlich ist alles etwas Fett aktivieren würde, könnte das gegen
komplizierter und noch dazu ist Fett nicht Übergewicht und seine Folgeerkrankungen
gleich Fett. Ein interdisziplinäres Wissen- helfen.
schaftlerteam des Instituts für Biochemie Das interdisziplinäre Verbundprojekt un-
und Molekularbiologie will nun in Zusam- tersucht nun, was die Lipide im Körper be-
menarbeit mit anderen deutschen Forschern wirken und welche Mechanismen dabei wich-
die Zusammenhänge im Detail klären und tig sind. „Vor allem die Rolle des braunen
untersucht den Fettstoffwechsel auf moleku- Fettgewebes in der Verarbeitung der Nah-
larer Ebene. Dabei setzen die Wissenschaft- rungslipide war bislang nicht bekannt“, sagt
ler bahnbrechende Methoden der Bildge- Diplom-Biochemiker Alexander Bartelt, der
bung ein: Mit Nanoteilchen verfolgen sie über den Fettstoffwechsel promoviert.
den Weg der Fette im Körper.
Die erste entscheidende Erkenntnis für die Live-Einblicke in den Körper
Forschung ist der Beleg, dass es zwei Arten Die Forscher blicken mithilfe der Bildgebung
von Fett gibt: zum einen das weiße Fett, den und der Möglichkeiten der Nanotechnologie
Energiespeicher für schlechte Zeiten mit den live in den Körper hinein. „Wir setzen spezi-
verhängnisvollen Nebenwirkungen. Und zum elle Nanoteilchen ein und markieren Lipo-
anderen braunes Fett, der wohltätige Ver- proteine, um die Aktivität des braunen Fett-
wandte, der sich in Energie zur Wärmepro- gewebes zu bestimmen“, erläutert Dr. Harald
duktion umwandeln lässt und so den Körper Ittrich, Oberarzt der Klinik für Diagnostische
vor Kälte schützt. und Interventionelle Radiologie. Die Nano-
Die Existenz des braunen Fetts war von partikel auf Eisenoxidbasis dienen dabei als
Nagetieren und Kleinkindern bereits be- Kontrastmittel. Mithilfe der Magnetreso-
kannt. Jetzt weiß man, dass auch Erwachse- nanztomografie lassen sich dann die Stoff-
ne diese Fettart besitzen. „Die Zellen sind wechselprozesse darstellen. „Wir wollten ge-
ein wahres schwarzes Loch für Kalorien“, nau untersuchen, welche Moleküle für den
sagt Priv.-Doz. Dr. Jörg Heeren, Leiter der Fettstoffwechsel verantwortlich sind“, erläu-
UKE-Forschungsgruppe. „Schon 50 Gramm tert Dr. Heeren die Vorgehensweise des For-
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