Der grundsätzliche Zugang von Forschungseinrichtungen zu Beständen bezogener Daten bedeutet nicht, dass nun alles erlaubt ist.

Nach intensiven Debatten beschloss der Nationalrat am 20. April das „Datenschutzanpassungsgesetz Wissenschaft und Forschung“ zur Umsetzung der Datenschutzgrundverordnung (DSGVO) der Europäischen Union. Grob gesprochen, eröffnet das Gesetz wissenschaftlichen Einrichtungen inklusive der Forschungs- sowie Entwicklungsabteilungen von Pharmaunternehmen den rechtlich durchsetzbaren Zugriff auf bestimmte Bestände personenbezogener Daten, die aufgrund von Bundesgesetzen geführt werden. Damit wird nicht zuletzt die sogenannte „Registerforschung“ erleichtert. Überdies hat das Gesetz das Ziel, die Rechtssicherheit bei der Arbeit mit Biobanken zu erhöhen.
Ob sich diese Erwartungen erfüllen werden, ist derzeit noch schwer abzuschätzen, konstatiert Kurt Zatloukal, Mitglied der ÖGMBT, Vorstand des Diagnostik- und Forschungszentrums für Molekulare Biomedizin an der Medizinischen Universität Graz und Direktor des österreichischen Knotens der europäischen Biobankenforschungsinfrastruktur BBMRI-ERIC. Die DSGVO ermögliche den Mitgliedsstaaten, etliche der in ihr enthaltenen Bestimmungen zu spezifizieren. Und das sei differenziert zu beurteilen: „Der große Mehrwert der DSGVO war ja, ein einheitliches Rechtssystem für Europa zu schaffen und damit auch ein sicheres Umfeld zu bieten, das den Austausch von Daten erleichtert. Weichen die Bestimmungen in den Nationalstaaten zu stark voneinander ab, könnte dieser Mehrwert zumindest teilweise wieder verloren gehen.“
Inhaltlich gehen die neuen Bestimmungen laut Zatloukal in die richtige Richtung. Sehr wichtig sei etwa das Prinzip des „Broad Consent“. Im Wesentlichen besagt dieses: Ein Patient stimmt zu, dass seine (anonymisierten bzw. pseudonymisierten) Daten nicht nur für ein bestimmtes Forschungsvorhaben zur Verfügung stehen, sondern auch für sich daraus eventuell ergebende weitere Untersuchungen. Zatloukal zufolge sind weit über 90 Prozent der Patienten bereit, Proben und Daten der medizinischen Forschung zur Verfügung zu stellen, wenn sie um Zustimmung ersucht werden. Sie haben jedoch kein Interesse, diesbezüglich immer wieder kontaktiert zu werden: „Wenn jemand das dritte oder vierte Mal gefragt wird, kann es sein, dass er sagt: Vielen Dank, aber jetzt reicht es mir.“ Insofern sei der „Broad Consent“ wohl auch im Interesse der Patienten. Und Zatloukal fügt hinzu: „Broad Consent heißt nicht Blanket Consent. Man darf also nicht alles tun, ist aber zumindest in einer bestimmten Richtung frei.“ Das sei notwendig. Denn in der Grundlagenforschung könne ein Wissenschaftler am Beginn eines Vorhabens oft nicht sagen, welche Fragestellungen und weiteren Analysen sich ergeben werden.
Allerdings ist es nicht immer einfach, die Zustimmung des Patienten einzuho-len. Vom bürokratischen Aufwand abgese-hen, kann es vorkommen, dass ein Patient krankheitsbedingt nicht in der Lage ist, die Verwendung seiner Daten zu erlauben. Dies betrifft etwa den Bereich der Intensivmedizin sowie die Erforschung neurodegenerativer Erkrankungen wie Demenz. Die Nutzung derartiger Patientendaten generell zu verbieten, hieße laut Zatloukal, „bestimmte Krankheitsbilder faktisch von der Forschung abzuschneiden. Wichtig ist auch zu unterscheiden, dass die Forschung an biologischen Proben oder Daten im Labor etwas grundsätzlich anderes ist als das Testen eines neuen Medikaments am Patienten selbst“.
Dass auch Pharmaunternehmen unter bestimmten Voraussetzungen personenbezogene Daten für Forschungszwecke nutzen dürfen, ist Zatloukal zufolge unverzichtbar. Anders sei die Entwicklung neuer Diagnostika und Arzneimittel nicht möglich: „Auf europäischer Ebene differenziert man deshalb nicht zwischen akademischer und industrieller Forschung, und der Forschungsbegriff ist bewusst sehr weit gehalten“.
Nicht zu unterschätzen sind laut Zatloukal die Herausforderungen bezüglich der personalisierten Medizin. Deren Charakteristikum bestehe nun einmal darin, „Erkrankungen so detailliert zu beschreiben, dass die Merkmale einzelner Patienten im Vordergrund stehen. Die Forschung im Kontext der personalisierten Medizin kommt daher an der Notwendigkeit, mit identifizierbaren Daten zu arbeiten, nicht vorbei. Anonymisieren ist daher für Forschungen im Bereich der personalisierten Medizin oft nicht machbar“.

Schutzwürdige Daten

Eine ähnliche Position vertritt der Fachverband der Chemischen Industrie Österreichs (FCIO). Der zuständige Referent, Franz Latzko, verweist auf die Unverzichtbarkeit klinischer Studien, um „die Sicherheit und Wirksamkeit neuer Wirkstoffe zu garantieren“. Freilich seien die dabei verwendeten personenbezogenen Daten höchst sensibel und entsprechend schutzwürdig. Daher müsse die Zustimmung der jeweiligen Patienten zur Verwendung ihrer Daten eingeholt werden. Diese würden im Rahmen der klinischen Forschung pseudonymisiert bzw. anonymisiert. Nur der behandelnde Arzt könne die Verbindung zwischen den Daten und den Patienten herstellen. Ihm obliege folglich „eine hohe Verantwortung“. Wichtig ist laut Latzko die Möglichkeit, anonymisierte Daten, die im Zuge einer Studie gewonnen wurden, auch für andere Studien weiterverwenden zu können: „So können zum Beispiel Erkenntnisse aus der Krebstherapie auch für die Behandlung von Multipler Sklerose hilfreich sein.“ Das verdeutliche die Bedeutung des „Broad Consent“. Grundsätzlich hält Latzko das Datenschutzanpassungsgesetz Wissenschaft und Forschung für gut gelungen: „Es schafft eine ausgewogene Balance, indem es unter strengen Auflagen die Datennutzung für Forschungszwecke ermöglicht und gleichzeitig den notwendigen Schutz personen-bezogener Daten sicherstellt.“

Data Sharing als „unbedingtes Muss“

Michaela Fritz, Mitglied der ÖGMBT und Vizerektorin der Medizinischen Universi-tät Wien, erläuterte ihre Position bei einer Pressekonferenz des Wissenschaftsministeriums im Vorfeld der Beschlussfassung des Gesetzes. Die moderne medizinische Forschung arbeite mit anonymisierten, pseudonymisierten, aber auch personenbezogenen Daten. Und der Zugang zu diesen Daten müsse gewährleistet sein. Ferner bezeichnete sie die Weitergabe von Daten an nationale und internationale Partner sowie das Data Sharing als „unbedingtes Muss“. Fritz zufolge erstellten die österreichischen „Forscher des Jahres“ von 2017 und 2018 eine gemeinsame Publikation zu Diabetes-Erkrankungen. Dabei untersuchten sie die Daten von rund 1,8  Millionen Patienten, von denen 300.000 an Typ-2-Diabetes leiden und die mit etwa 300 verschiedenen Medikamentenkombinationen behandelt werden. Aus derartigen Big-Data-Analysen ließen sich neue und relevante Gesund-heits- und Präventionsmaßnahmen ableiten. Unter anderem stellten die Forscher in dieser Publikation fest, dass die verabreichten Medikamentenkombinationen das Krebsrisiko erhöhen oder senken.
Im Zuge der Präventionsforschung können laut Fritz auch kleinere Datenbestände (Register) relevant sein, insbesondere, wenn es darum geht, Daten von Patienten über einen längeren Zeitraum nachzuverfolgen. Leidet jemand im Kindesalter an einer Krankheit, kann es sinnvoll sein, seine Entwicklung bis ins Erwachsenenalter zu beobachten. So lässt sich möglicherweise feststellen, wie sich Umwelteinflüsse, genetische Einflüsse sowie pränatale Ereignisse auf den Krankheitsverlauf auswirken.
Hinsichtlich der Biobanken verwies Fritz darauf, dass die onkologische Forschung zunehmend versucht, die Mechanismen hinter der jeweiligen Krebserkrankung zu erkennen. Diese Mechanismen können aber auch für andere Krebsarten relevant sein. Umso wichtiger sei daher der „Broad Consent“. Und noch ein Beispiel für die Sinnhaftigkeit der neuen Regelungen führte Fritz ins Treffen: die „Seltenen Erkrankungen“. Ihr zufolge fordern davon Betroffene „ganz massiv, dass die Forschung diese Daten weitergibt und europäisch teilt. Denn nur so lassen sich neue Erkenntnisse gewinnen“. Ihrer Ansicht nach wurde mit den neuen Regelungen „ein Spagat geschafft“. Einerseits sei das Individuum geschützt. Andererseits habe die Forschung unbürokratisch Zugang zu Daten sowie Rechtssicherheit.

Original Kolumne 3/2018

Verschiedene Player der heimischen Wissenschaft versuchen derzeit, dem FWF den Rücken zu stärken, damit dessen Finanzierungspfad in den Budgetplänen der Regierung nicht zu kurz kommt.

Die Wissenschafts-Community setzt derzeit alle Hebel in Bewegung. Denn angesichts der Budgetplanung der Bundesregierung birgt die aktuelle Situation eine gewisse Dramatik in sich. Zu Redaktionsschluss dieser Ausgabe stand noch nicht fest, was Finanzminister Hartmut Löger in seiner Budgetrede nun tatsächlich verkündet. Doch die bisherigen Signale nähren sowohl Erwartungen als auch Befürchtungen.
Klement Tockner, Präsident des Wissenschaftsfonds FWF, fasst die Ambivalenz der Lage so zusammen: „Einerseits ist das Regierungsproramm ambitioniert und zukunftsweisend. Man gewinnt den Eindruck, die Verantwortlichen wollen wirklich etwas bewegen.“ Doch gleichzeitig könnte drohen, dass manches davon aus budgetären Gründen im Moment (noch) nicht umgesetzt wird. Fixiert hat Bildungsminister Heinz Faßmann bereits die Aufstockung des Uni-Budgets um 1,35 Milliarden auf 11,07 Milliarden Euro für die Leistungsvereinbarungsperiode 2019 bis 2021. Unklar ist dagegen, ob die von allen Parteien mitgetragene schrittweise Erhöhung des Finanzrahmens für den FWF auf DFG-Niveau (was etwa 300 Millionen pro Jahr bedeuten würde) im heurigen Budget verankert sein wird. „Man hat eine große Erwartungshaltung geschaffen, es wäre fatal, wenn dieser so zentrale Schritt jetzt doch nicht kommt“, so Tockner. Vor allem bei Nachwuchswissenschaftlern könnte dies zu einem nachhalti-gen Vertrauensverlust in den Wissenschaftsstandort Österreich führen. „Wir können heute pro Jahr rund  1.400 Wissenschaftle-rinnen und Wissenschaftler nicht finanzieren, obwohl sie sehr gut bis exzellent beurteilt worden sind“, so Tockner. Unzählige der besten Köpfe drohen abzuwandern. Ebenso fehle derzeit Geld, um den Forschungseinrichtungen zumindest 25 Prozent der mit einem FWF-Projekt verbundenen Overhead-Kosten zu ersetzen und in Kooperation zwischen Wissenschaftsrat und FWF ein echtes Exzellenzprogramm für Österreich aufzubauen.

Breite Unterstützung

Dem stimmt auch ÖGMBT-Vizepräsident Josef Glößl zu, der auch Vorsitzender der Delegiertenversammlung des FWF ist: „Wir dürfen Universitätsfinanzierung und Investition in die Grundlagenforschung nicht gegeneinander ausspielen lassen. Die Erhöhung der Uni-Budgets kommt ja kaum der Grundlagen-forschung, sondern insbesondere der auch dringend notwendigen Verbesserung der Betreuungsverhältnisse zwischen Lehrenden und Studierenden sowie dem Inflationsausgleich zugute.“ Wolle man zu den Ländern aufschließen, die als „Innovation Leader“ gelten, sei eine Erhöhung der kompetitiv vergebenen Mittel für die Grundlagenforschung unbedingt erforderlich.
„Der FWF und seine Projektförderungen sind die Lebensader der Forschung in Österreich. Es ist vollkommen klar, dass die Universitäten budgetär alleine nicht mehr in der Lage sind, Forschung auf internationalem Niveau zu finanzieren“, meint auch Lukas Huber, Professor an der Medizinischen Universität Innsbruck und Vizepräsident der ÖGMBT. Im Gegensatz zu beispielsweise Deutschland liege die Hauptlast der Forschungsförderung in einer einzigen Organisation in Österreich, nämlich im FWF. „Es gibt in Österreich keine zusätzlichen Programme der Ministerien und keine Stiftungen wie in Deutschland, um Grundlagenforschung zu unterstützen“, so Huber. Deshalb brauche der FWF einen sicheren und den Bedürfnissen des Landes angepassten Finanzierungspfad, sonst drohen wir international an Bedeutung zu verlieren.
Dass sich Universitäten und FWF nicht gegeneinander ausspielen lassen, zeigt auch eine Aussendung der Universitätenkonferenz Uniko. Darin bringt deren Vorsitzende, Eva Blimlinger, ihre Sorge über die ausstehende Absicherung zum Ausdruck, die dem FWF für die Jahre 2018 bis 2021 zugesagt wurde. „Es besteht die Gefahr, dass die Bundesregierung hier andere Prioritäten setzt und damit die Planungssicherheit des FWF gefährdet“, erklärte Blimlinger.

Hebelwirkung oder Mangelverwaltung?

Tockner verweist darauf, dass man dabei nicht nur auf westliche Länder wie die Schweiz oder Schweden blicken sollte, sondern auch auf unsere östlichen Nachbarn: „Tschechien gibt per Einwohner fast so viel für Grundlagenforschung aus wie Öster-reich. Slowenien ist schon darüber. Polen hat die Mittel in den vergangenen Jahren verdreifacht.“
2018 feiert der FWF, der 1968 auf der Grundlage eines Nationalratsbeschlusses geschaffen wurde, sein 50-jähriges Bestehen. Im September wird dazu das größte Wissenschaftsfestival im Rahmen der österreichischen EU-Ratspräsidentschaft in Wien stattfinden. „Dabei können wir nicht Stillstand und Mangelverwaltung fei-ern, sondern, dass wir stolz auf den FWF und seine Hebelwirkung sind“, bringt Tockner seine Hoffnungen auf den Punkt. In diesem Sinne will die Forschungs-Community dem Wissenschaftsminister in den laufenden Verhandlungen den Rücken stärken: „Wir haben Vertrauen in die Regierung, dass der versprochene Finanzierungspfad für den FWF auch eingehalten wird. Falls nicht, wäre das ein unglaublicher, nachhaltiger Vertrauensverlust“, so Tockner.

Original Kolumne 2/2018

Die ÖGMBT ist mit ihrem Büro ins Vienna Biocenter übersiedelt. Der Netzwerkgedanke der Gesellschaft kann inmit-ten des Geschehens am Standort noch besser wahrgenommen werden

Das Vienna Biocenter (VBC) in Wien 3 hat sich zu einem international sichtbaren Standort der biowissenschaftlichen Forschung entwickelt. Mit IMP, IMBA, Gregor-Mendel-Institut und Max F. Perutz Laboratories sind vier renommierte Grundlagenforschungseinrichtungen hier angesiedelt, dazu kommen der Biotechnologie-Standort der FH Campus Wien, 17 Biotech-Firmen, drei Service-Unternehmen, ein Business-Inkubator und zwei Organisationen, die sich um „Public Outreach“ kümmern. Mit mehr als 1.700 Mitarbeitern aus über 60 Ländern und fast 100 Forschungsgruppen ist das VBC der bedeutendste Life-Sciences-Schauplatz in Österreich und auch im europäischen Maßstab unter den führenden Standorten. Seit Anfang 2018 hat auch die ÖGMBT (Österreichische Gesellschaft für Molekulare Biowissenschaften und Biotechnologie), die in diesem Jahr ihr zehnjähriges Bestehen feiert, ihr neues Büro am Campus eröffnet. Die Gesellschaft stellt eine Plattform für alle biowissenschaftlich tätigen Menschen in Academia und Industrie dar. Ihre Ziele können mit den Schlagworten „Vernetzen, fördern, infor-mieren“ zusammengefasst werden. „Es entspricht unserem Netzwerk-Gedanken, den Standort Tür an Tür mit den akademischen Einrichtungen und Life-Science-Unternehmen hier am Campus zu haben“, sagt ÖGMBT-Geschäftsführerin Alexandra Khassidov. Besonders gefällt Khassidov, dass hier unterschiedliche Organisationsformen – Forschungsinstitute, Firmen, Core Facilities – zusammenarbeiten.

Ein neuer Nachbar

Khassidov hat in den vergangenen Wochen zahlreiche Termine wahrgenommen, um die Zusammenarbeit mit den Einrichtungen am VBC zu intensivieren. So hat sich die ÖGMBT bei der Generalversammlung des VBC-Trägervereins als neu hinzugezogener Nachbar vorgestellt. Harald Isemann, Obmann des Vereins und kaufmännischer Direktor des IMP, heißt die Neuankömmlinge willkommen: „Wir freuen uns, dass die ÖGBMT am Vienna Biocenter ein neues zu Hause gefunden hat. Viele Wissenschaftler und Unterneh-men des VBC sind der Gesellschaft seit langem verbunden. Wir sind sicher, dass die ÖGBMT bei uns gut aufgehoben ist.“ Ein wichtiges Bindeglied zu einer breiteren Öffentlichkeit stellt der Verein Open Science dar, der hier am Campus nicht nur sein Büro hat, sondern auch das Mit-machlabor „Vienna Open Lab“ betreibt. Die ÖGMBT ist Gründungsmitglied dieser Initiative.
Das Netzwerk der ÖGMBT kann sich sehen lassen: 1.300 persönliche Mitglie-der, dazu 60 Institutionen und Firmenmitglieder. Mit der Initiative „Young Life Scientists Austria“ (YLSA) wurde 2016 ein Netzwerk von Jungwissenschaftlern unter dem Dach der ÖGMBT ins Leben gerufen, die sich an den Standorten Wien, Graz, Salzburg und Innsbruck regelmäßig treffen, sich über Karriereoptionen austauschen, Workshops und Firmenbesichtigungen organisieren. Zudem ist die Gesellschaft über Mitgliedschaften bei internationalen Vereinigungen auch über die Grenzen Österreichs hinaus vernetzt und bietet jungen Mitgliedern ein erweitertes Angebot.

FH Campus Wien als Quartiergeber

Zu finden ist die ÖGMBT in der Marxbox, in den Räumlichkeiten der FH Camus Wien. Bea Kuen-Krismer, die an der Fachhochschule das Department Applied Life Sciences leitet, hat wesentlich dazu beigetragen, das ÖGMBT-Büro hier herzubekommen: „Mir geht es darum, Synergien zu nutzen. Unsere Studierenden profitieren vom ‚Young Life Scientists‘-Programm. Darüber hinaus freue ich mich als Mitglied des VBC-Trägervereins, dass die führende wissenschaftliche Gesellschaft auf dem Gebiet der Biowissenschaften an den Standort gekommen ist.“ Gerne habe man daher Räumlichkeiten der Fachhochschule zur Verfügung stellt, in denen die ÖGMBT nun ihr neues Büro einrichten konnte. „Die FH Campus Wien hat nun die Möglichkeit, gemeinsame Veranstaltungen mit der ÖGMBT zu organisieren und das Netzwerk der Gesellschaft mit ihrem eigenen Netzwerk zu verknüpfen“, freut sich Kuen-Krismer. Khassidov ist dankbar, dass die ÖGMBT in den wichtigen Aufbaujahren am BOKU-Standort Muthgasse eine Heimstätte gefunden hatte. „Es war über-aus wertvoll für uns, dort Räumlichkeiten und Infrastruktur nutzen zu können.“ Fast zehn Jahre hatte die BOKU durch die Bemühungen des früheren Präsidenten und jetzigen Vizepräsidenten Josef Glößl der ÖGMBT nicht nur das Büro zur Verfügung gestellt, sondern diese auch bei zahlreichen Veranstaltungen tatkräftig unterstützt. Die enge Zusammenarbeit hat wesentlich zur Entwicklung der ÖGMBT beigetragen und die gute Vernetzung am Standort wird auch in Zukunft für einen guten Austausch sorgen.  Den Netzwerk-gedanken werde man nun am VBC weiter leben um die österreichweite Life Science Community noch enger zu vernetzen, so Khassidov.
Mittelfristig verfolgt die ÖGMBT das Ziel, ihr Netzwerk noch dichter zu knüpfen und ihren Bekanntheitsgrad weiter erhöhen. So soll auch die Zahl der institutionellen Mitglieder noch größer werden. Über die Online-Plattform der ÖGMBT findet bereits heute Informationsaustausch in alle Richtungen statt.

Original Kolumne 1/2018

Innsbruck war Austragungsort der diesjährigen ÖGMBT-Jahrestagung und prägte mit seinen Forschungsschwerpunkten die Inhalte der Tagung wesentlich mit.

Standen in der letzten Ausgabe (Chemiereport 7/2017, S. 48) die Preisträger der von der ÖGMBT vergebenen Life Science Research und PhD Awards im Mittelpunkt, soll diesmal auf das wissenschaftliche Programm der diesjährigen ÖGMBT-Jahrestagung zurückgeblickt werden. Zahlreiche Vertreter aller biowissenschaftlichen Disziplinen in Wissenschaft und Wirtschaft kamen von 25. bis 27. September am Centrum für Chemie und Biomedizin (CCB) in Innsbruck zusammen, um sich über die vorderste Front wissenschaftlicher Ergebnisse und methodischer Entwicklungen auszutauschen.

Dem Forschungsprofil des Standorts Innsbruck entsprechend stand das Generalthema „Molekulare und zelluläre Mechanismen der Krankheit beim Menschen“ über vielen der wissenschaftlichen Präsentationen. „Das Programm hat vorbildhaft das Thema der molekularen Grundlagen von Erkrankungen abgebildet. Das ist unser Thema hier in Innsbruck, schließlich sind wir die einzige österreichische Universität, die einen Bologna-konformen Studiengang in Molekularer Medizin anbietet“, meint dazu ÖGMBT-Vizepräsident Lukas Huber, der an der Medizinischen Universität Innsbruck die Abteilung für Zellbiologie leitet.
Gleich mehrere Vortragsstränge hatten heuer inter- und intrazelluläre Signalwege und ihre Rolle bei der Entstehung von Krankheiten zum Thema. Thomas Carell von der LMU München gab beispielsweise einen Überblick über die Verteilung modifizierter DNA-Basen und ihre Funktion bei der Steuerung der epigenetischen Programmierung einer Zelle. Florian Greten vom Institut für Tumorbiologie und Experimentelle Therapie (Georg-Speyer-Haus) in Frankfurt am Main sprach über jüngste Erkenntnisse zum Einfluss der Tumor-Mikroumgebung auf Transdifferenzierung und Metastasierung. Richard Marais beleuchtete die Erforschung neuer Behandlungsschemata gegen maligne Melanome. An Fragestellungen wie diese schlossen auch die Themenblöcke zur Translationalen Onkologie an.

Von der zellulären zur molekularen Ebene

Zur Rolle von Lysosomen bei der Krankheitsentstehung – einem Forschungs-Schwerpunkt des Biozentrums in Innsbruck – hielten Maria Mota (Instituto de Medicina Molecular, Portugal) und Andrea Ballabio (Telethon Foundation, IT) spannende Vorträge. Mota gab im Rahmen einer FEBS National Lecture neue Einblicke in die Wechselwirkungen zwischen  dem Malaria-Parasiten und seinem menschlichen Wirt. Ballabio machte in seinem Vortrag klar, dass Lysosomen zentrale Organellen für die Regulation des zellulären Metabolismus sind und als Plattformen für unterschiedlichste Signalwege fungieren. Breiter Raum war auch der Stammzellen- und Regenerationsforschung gewidmet. Auch hier sind die Erkenntnisse zur epigenetischen Programmierung von Zellen von höchster Bedeutung, wie die Vorträge von Andreas Trumpp (Deutsches Krebsforschungszentrum, Heidelberg) und Alexander Meissner (Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik, Berlin) zeigten. In einer Session zur RNA-Biologie war Alexander Mankin von der University of Illinois zu Gast, der über die kontextabhängigen Mechanismen von antibiotischen Wirkstoffen berichtete, die das Ribosom als Zielstruktur haben.
Bereits zur guten Tradition geworden ist, dass die Österreichische Biophysikalische Gesellschaft („Biophysics Austria“) ihr Jahresmeeting als Satellitenveranstaltung zur ÖGMBT-Tagung abhält, um den Austausch mit den anderen Biowissenschaften zu verstärken. In diesem Jahr wurden dabei Forschungsergebnisse zur Zell- und Membranbiophysik sowie zur Biophysik auf molekularer und supramolekularer Ebene vorgestellt. Das Biophysik-Meeting leitete zudem zu einem Strang mit Referaten aus der Strukturbiologie über. Nieng Yan (Tsinghua Universität, China) berichtete dabei, wie man mithilfe von Kryo-Elektronenmikroskopie ein strukturelles Verständnis für Calcium-Kanäle gewinnt und damit ultraschnelle Signal-Prozesse in Muskeln und Nerven verstehen lernt.

Satelliten um den ÖGMBT-Planeten

Im Rahmen einer von den „Young Life Scientists Austria“ organisierten Session wurden nicht nur die Aktivitäten der Jungforscherplattform in der ÖGMBT, sondern auch Highlights aus den FWF-finanzierten Innsbrucker Doktoratskollegs SPIN, HOROS und MCBO vorgestellt, die sich mit Signalverarbeitung in Nervenzellen, Wirtsabwehr bei opportunistischen Infektionen bzw. Molekularer Zellbiologie und Onkologie beschäftigen. Die Tiroler Standortagentur organisierte einen eigenen Themenblock zur Metabolomik, in der die Firma Biocrates, das Kompetenzzentrum ACIB und das Austrian Drug Screening Institute (ADSI) Methoden zur Erforschung der Vielzahl an Stoffwechselprodukten besprachen. Workshops zur praktischen Einübung biowissenschaftlicher Methoden wurden von der europäischen Molekularbiologie-Organisation EMBO sowie den Unternehmen Takara und Charles River abgehalten. Life Science Karriere-Services, Provadis Professionals und Sandoz stellten sich in „Career Corners“ vor. Das Foyer des CCB wurde von 38 Ausstellern sowie für die Abendveranstaltung „Wine & Science“ und „Tyrolean Get Together“ genutzt.
ÖGMBT-Vizepräsident Lukas Huber zieht eine überaus positive Bilanz der Veranstaltung. Die Tagung sei sehr gut organisiert gewesen, die internationalen Sprecher, aber auch die in Öster-reich tätigen Forscher und Nachwuchswissenschaftler hätten tolle Präsentationen gegeben. „Es war ein schönes Lebenszei-chen unserer Gesellschaft, und ich danke David Teis und seinem lokalen Organisationsteam für die Arbeit und Hingabe, die nötig waren, dieses Meeting als Highlight in der Landschaft der Life Sciences in unserem kleinen Land zu positionieren“, so Huber. Sein Resümee verbindet der Wissenschaftler aber auch mit einem Appell an die künftigen politischen Verantwortungsträ-ger: „Die Basis für exzellente Grundlagenforschung und Biotechnologie ist in Österreich vorhanden, wir brauchen jetzt nur von der neuen Regierung Treibstoff, sprich etwas mehr Geld für den FWF, um den eigentlich guten Boliden auch international erfolg-reich ins Rennen bringen zu können.“

Original Kolumne 8/2017

Innsbruck war Austragungsort der diesjährigen ÖGMBT-Jahrestagung und prägte mit seinen Forschungsschwerpunkten die Inhalte der Tagung wesentlich mit.

Standen in der letzten Ausgabe (Chemiereport 7/2017, S. 48) die Preisträger der von der ÖGMBT vergebenen Life Science Research und PhD Awards im Mittelpunkt, soll diesmal auf
das wissenschaftliche Programm der diesjährigen ÖGMBT-Jah-restagung zurückgeblickt werden. Zahlreiche Vertreter aller bio-wissenschaftlichen Disziplinen in Wissenschaft und Wirtschaft kamen von 25. bis 27. September am Centrum für Chemie und Biomedizin (CCB) in Innsbruck zusammen, um sich über die vor-derste Front wissenschaftlicher Ergebnisse und methodischer Entwicklungen auszutauschen.
Dem Forschungsprofil des Standorts Innsbruck entsprechend stand das Generalthema „Molekulare und zelluläre Mechanis-men der Krankheit beim Menschen“ über vielen der wissen-schaftlichen Präsentationen. „Das Programm hat vorbildhaft das Thema der molekularen Grundlagen von Erkrankungen abgebil-det. Das ist unser Thema hier in Innsbruck, schließlich sind wir die einzige österreichische Universität, die einen Bologna-kon-formen Studiengang in Molekularer Medizin anbietet“, meint dazu ÖGMBT-Vizepräsident Lukas Huber, der an der Medizini-schen Universität Innsbruck die Abteilung für Zellbiologie leitet.
Gleich mehrere Vortragsstränge hatten heuer inter- und int-razelluläre Signalwege und ihre Rolle bei der Entstehung von Krankheiten zum Thema. Thomas Carell von der LMU München gab beispielsweise einen Überblick über die Verteilung modifi-zierter DNA-Basen und ihre Funktion bei der Steuerung der epi-genetischen Programmierung einer Zelle. Florian Greten vom Institut für Tumorbiologie und Experimentelle Therapie (Georg-Speyer-Haus) in Frankfurt am Main sprach über jüngste Erkennt-nisse zum Einfluss der Tumor-Mikroumgebung auf Transdiffe-renzierung und Metastasierung. Richard Marais beleuchtete die Erforschung neuer Behandlungsschemata gegen maligne Mela-nome. An Fragestellungen wie diese schlossen auch die Themen-blöcke zur Translationalen Onkologie an.
Von der zellulären zur
molekularen Ebene
Zur Rolle von Lysosomen bei der Krankheitsentstehung – einem Forschungs-Schwerpunkt des Biozentrums in Innsbruck – hielten Maria Mota (Instituto de Medicina Molecular, Portugal) und Andrea Ballabio (Telethon Foundation, IT) spannende Vor-träge. Mota gab im Rahmen einer FEBS National Lecture neue Einblicke in die Wechselwirkungen zwischen  dem Malaria-Parasiten und seinem menschlichen Wirt. Ballabio machte in seinem Vortrag klar, dass Lysosomen zentrale Organellen für die Regulation des zellulären Metabolismus sind und als Plattformen für unterschiedlichste Signalwege fungieren.
Breiter Raum war auch der Stammzellen- und Regenera-tionsforschung gewidmet. Auch hier sind die Erkenntnisse zur epigenetischen Programmierung von Zellen von höchster Bedeutung, wie die Vorträge von Andreas Trumpp (Deutsches Krebsforschungszentrum, Heidelberg) und Alexander Meissner (Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik, Berlin) zeig-ten. In einer Session zur RNA-Biologie war Alexander Mankin von der University of Illinois zu Gast, der über die kontextabhän-gigen Mechanismen von antibiotischen Wirkstoffen berichtete, die das Ribosom als Zielstruktur haben.
Bereits zur guten Tradition geworden ist, dass die Österrei-chische Biophysikalische Gesellschaft („Biophysics Austria“) ihr Jahresmeeting als Satellitenveranstaltung zur ÖGMBT-Tagung abhält, um den Austausch mit den anderen Biowissenschaften zu verstärken. In diesem Jahr wurden dabei Forschungsergeb-nisse zur Zell- und Membranbiophysik sowie zur Biophysik auf molekularer und supramolekularer Ebene vorgestellt. Das Biophysik-Meeting leitete zudem zu einem Strang mit Referaten aus der Strukturbiologie über. Nieng Yan (Tsinghua Universität, China) berichtete dabei, wie man mithilfe von Kryo-Elektronen-mikroskopie ein strukturelles Verständnis für Calcium-Kanäle gewinnt und damit ultraschnelle Signal-Prozesse in Muskeln und Nerven verstehen lernt.
Satelliten um den ÖGMBT-Planeten
Im Rahmen einer von den „Young Life Scientists Austria“ organisierten Session wurden nicht nur die Aktivitäten der Jungforscherplattform in der ÖGMBT, sondern auch Highlights aus den FWF-finanzierten Innsbrucker Doktoratskollegs SPIN, HOROS und MCBO vorgestellt, die sich mit Signalverarbeitung in Nervenzellen, Wirtsabwehr bei opportunistischen Infektionen bzw. Molekularer Zellbiologie und Onkologie beschäftigen. Die Tiroler Standortagentur organisierte einen eigenen Themen-block zur Metabolomik, in der die Firma Biocrates, das Kompe-tenzzentrum ACIB und das Austrian Drug Screening Institute (ADSI) Methoden zur Erforschung der Vielzahl an Stoffwechsel-produkten besprachen. Workshops zur praktischen Einübung biowissenschaftlicher Methoden wurden von der europäischen Molekularbiologie-Organisation EMBO sowie den Unternehmen Takara und Charles River abgehalten. Life Science Karriere-Services, Provadis Professionals und Sandoz stellten sich in „Career Corners“ vor. Das Foyer des CCB wurde von 38 Ausstellern sowie für die Abendveranstaltung „Wine & Science“ und „Tyrolean Get Together“ genutzt.
ÖGMBT-Vizepräsident Lukas Huber zieht eine überaus positive Bilanz der Veranstaltung. Die Tagung sei sehr gut organisiert gewesen, die internationalen Sprecher, aber auch die in Öster-reich tätigen Forscher und Nachwuchswissenschaftler hätten tolle Präsentationen gegeben. „Es war ein schönes Lebenszei-chen unserer Gesellschaft, und ich danke David Teis und seinem lokalen Organisationsteam für die Arbeit und Hingabe, die nötig waren, dieses Meeting als Highlight in der Landschaft der Life Sciences in unserem kleinen Land zu positionieren“, so Huber. Sein Resümee verbindet der Wissenschaftler aber auch mit einem Appell an die künftigen politischen Verantwortungsträ-ger: „Die Basis für exzellente Grundlagenforschung und Biotech-nologie ist in Österreich vorhanden, wir brauchen jetzt nur von der neuen Regierung Treibstoff, sprich etwas mehr Geld für den FWF, um den eigentlich guten Boliden auch international erfolg-reich ins Rennen bringen zu können.“

Original Kolumne 8/2017

Die im Zuge der ÖGMBT-Jahrestagung vergebenen Life Science Research und PhD Awards zeigen die große Bandbreite und hohe Qualität biowissenschaftlicher Forschung in Österreich.

Fixer Bestandteil der ÖGMBT-Jah-restagung, die heuer von 25. bis 27. September in Innsbruck stattfand, ist die Verleihung der Forschungs- und Dissertationspreise der Gesellschaft. „Es ist schön zu sehen, was Forschungsinsti-tutionen hierzulande zustande bringen“, freute sich anlässlich der Award Ceremony Gastgeber und ÖGMBT-Vizepräsident Lukas Huber, Professor für Zellbiologie an der Medizinischen Universität Innsbruck. Huber betonte aber auch die Kontinuität der Preisvergabe und bedankte sich diesbezüglich bei allen Sponsoren, die dies möglich gemacht haben. Sowohl Dissertations- als auch For-schungspreise werden jeweils in einer Kategorie für die  Grundlagenforschung und in einer Kategorie für die angewandte Forschung vergeben. Die Preisgelder des nun „Life Science Research Award Austria“ benannten Forschungspreises wurden heuer erstmals vom Bundesministerium für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft (BMWFW) gestiftet. Dabei wurde in besonderer Weise des im Jänner verstorbenen Peter Schintlmeister, Mitarbeiter in der Abteilung für technisch-wirtschaftlich Forschung, gedacht, der sich viele Jahre mit vollem Engagement für die Life Sciences eingesetzt hat. Die Leiterin der Abteilung, Ulrike Unterer, nahm seitens des BMWFW die Preisübergabe vor und betonte die zahlreichen Aktivitäten des Ministeriums auf dem Gebiet der Biowissenschaften, die nicht zuletzt in die im November 2016 präsentierte Life Sciences-Strategie mündeten.

Von Epigenetik bis CRISPR

In der Kategorie Grundlagenforschung erhielt Sabrina Ladstätter den Zuschlag der von Joachim Seipelt  geleiteten Jury. Ladstätter erforscht als Postdoc bei Kikue Tachibana-Konwalski am Institut für Molekulare Pathologie (IMBA) in Wien die molekulargenetischen Vorgänge während der Verschmelzung von Ei- und Samenzelle zur Zygote, dem Einzeller-Stadium eines Embryos. Dabei findet eine Reprogrammierung des männlichen Genoms statt, um die epigenetische Stilllegung von Genen zu löschen und eine totipotenten Zygote zu ermöglichen, die sich in alle Arten von Körperzellen ausdifferenzieren kann. In einer Publikation, die in der renommierten Fachzeitschrift  „Cell“ veröffentlicht wurde, berichteten Ladstätter und Tachibana-Konwalski über die Entdeckung eines bisher nicht bekannten Kontrollmechanismus. Dieser besteht in der Reparatur von DNA-Schäden, die während der Reprogrammierung entstanden sind, und in der Aktivierung eines neuartigen Checkpoints, falls diese Reparatu-ren fehlgeschlagen sein sollten. Auf diese Weise wird die Entwicklung eines geschädigten Embryos verhindert.

Mit dem Life Science Research Award für angewandte Forschung zeichnete die von Lukas Mach geleitete Jury Paul Datlinger aus, der am Center for Molecular Medicine (CeMM) in Wien forscht. Er veröffentlichte in „Nature Methods“ eine Methodik, die CRISPR-Screens mit Einzelzell-Sequenzierung verbindet. In sogenannten gepoolten CRISPR-Screens werden in einer großen Zahl von Zellen viele einzelne Gene inaktiviert, darauf folgt ein Selektionsprozess.  Derartige Screens betrachten aber nur die Dynamik der Guide-RNAs vor und nach der Selektion und liefern somit keine Informationen über die Prozesse innerhalb der Zellen. Die Kombination mit der Einzelzell-Sequenzierung erlaubt, erstmals umfassende Genexpressions-Informationen aus einem gepoolten genetischen Screen zu erhalten. Datlinger konnte die erfolgreiche Anwendung der „CROP-seq“ benannten Methodik an T-Zellen demonstrieren. Das hohe Anwendungspotenzial zeigt sich auch daran, dass mittlerweile bereits an 35 Forschungseinrichtungen weltweit damit gearbeitet wird.

Von Proteinforschung bis Nanotechnologie

Das Biotechnologie-Unternehmen Polymun ist bereits seit vielen Jahren Sponsor des PhD-Grundlagenforschungspreises. In diesem Jahr konnte unter den einreichenden Jungforschern Beata Mierzwa die Jury am meisten überzeugen. Mierzwa arbeitet im Zuge ihrer Doktorarbeit am IMBA, wo sie in der Gruppe von Daniel Gerlich die Dynamik von ESCRT-II-Polymeren untersuchte.  ESCRT steht für „Endosomal Sorting Complex Required for Transport“, einem Proteinkomplex, der unter anderem bei der Abschnürung zweier Tochterzellen im Zuge der Zellteilung eine wichtige Rolle spielt. Dabei bildet das Protein filamentöse Polymere aus, die die Zellmembran deformieren und spalten. Im Experiment zeigte sich eine überraschend hohe Dynamik der Polymere, deren Untereinheiten um zwei Größenordnungen schneller ausgetauscht werden, als das globale Wachstum der Polymere selbst vor sich geht.

Der PhD-Preis im Bereich der angewandten Forschung wird von der Firma THP Medical Products gesponsert. Er ging an Alexandra Perras, die sich an der Medizinischen Universität Graz – astrobiologisch motiviert – mit Archaeen beschäftigt, die in ungewöhnlichen Habitaten vorkommen. In kalten sulfidischen Quellen wurde beispielsweise eine Art gefunden, die spezielle Fortsätze an der Zelloberfläche (sogenannte Hami) aufweist. Perras konnte zeigen, dass diese Fortsätze durch ein einziges, mit den S-Layer-Proteinen strukturell verwandtes Protein gebildet werden und identifizierte das dafür codierende Gen. Die an den Mikroorganismen gefundenen Strukturen wären aufgrund ihrer Eigenschaften (hohe Stabilität, Flexibilität und Adhäsion) höchst interessant für nanotechnologische Anwendungen.

Original Kolumne 7/2017

Wenn über das Thema Forschungsfinanzierung gesprochen wird, ist man meist schnell bei einer Input-Output-Diskussion: Der Input sei gut, die Forschungsquote auf 3,14 Prozent des BIP angewachsen (immerhin der zweithöchste Wert in der EU), der Output (etwa abzulesen an diversen Rankings wie dem European Innovation Scoreboard, bei dem Österreich auf Rang 7 liegt) sei aber nach wie vor nicht zufriedenstellend: Noch immer sei man hierzulande nicht zu den sogenann-ten „Innovation Leaders“ vorgedrungen. Fehlt es den Maßnahmen an Effizienz? FWF-Präsident Klement Tockner zeichnet im Gespräch mit dem Chemiereport ein differenzierteres Bild. Für ihn fängt das Problem nicht erst beim Output an: „Der Anteil der Mittel, die in die Grundlagenforschung fließen, ist im Vergleich zu den führenden Ländern zu gering.“ Denn zur Berechnung der Forschungsquote werden zahlreiche Faktoren summiert, die ein Gesamtbild des Innovationsklimas in Österreich erzeugen sollen: Ausgaben, die von Unternehmen für Forschung und experimentelle Entwicklung getätigt werden, aber auch Zahlungen von Ministerien und Landesbehörden an die unterschiedlichsten Einrichtungen und Institutionen, die als (zumindest partiell) forschungswirksam gelten. Aus standortpolitischer Sicht sei die Erhöhung der Forschungsprämie für Unternehmen zu begrüßen, meint Tockner, man müsse aber darauf achten, dass die Balance zwischen wirtschaftsnahen, auf kommerzielle Verwertung ausgerichteten Projekten einerseits und allein von Neugier getriebener Forschung andererseits gewahrt bleibe. Vergleicht man etwa jene ausländischen Institutionen miteinander, die dem FWF ähnlich sind, so haben diese in den Niederlanden das doppelte, in der Schweiz sogar das 4,5-fache Budget zur Verfügung.

„Forschungsinaktive Wissenschaftler“

Doch auch innerhalb des Budgets für Grundlagenforschung kann weiter differenziert werden: „Der Anteil der im Wettbewerb vergebenen Mittel für die qualitativ hochwertige Forschung ist zu gering.“ Sehe man sich beispielsweise das Gesamtbudget der Universitäten an, so kämen in Schweden 50 Prozent aus derartigen Töpfen, bei uns hingegen im Durchschnitt unter 15 Prozent. „80 Prozent der Wissenschaftler in Österreich stellen nie einen FWF-Antrag und meiden somit den qualitätsgetriebenen Wettbewerb in der Grundlagenforschung“, bemerkt Tockner. Das zeige, dass es in der heimischen Forschungslandschaft große Unterschiede gebe. So ist zwar die Zahl der nach Österreich gehenden ERC-Grants (kompetitiv vergebene Forschungsgelder des European Research Council) erfreulich hoch, doch sind es nur wenige Institutionen, die den Großteil davon lukrieren können. Gerade hier zeigt sich eine schöne Wechselwirkung mit Projekten, die vom FWF finanziert werden: „Fast alle ERC-Grantees haben auch einen ansehnlichen FWF-Track-Record“, so Tockner. Eine starke Grundlagenforschung ist nach Tockners Ansicht aus verschiedenen Gründen für ein hoch entwickeltes und wohl-habendes Land wie Österreich essenziell: Zum einen sind auch die Mittel für angewandte Forschung effektiver eingesetzt, wenn es eine breite Wissensbasis gibt, aus der diese schöpfen kann. Darüber hinaus erfüllt die Grundlagenforschung aber auch eine Rolle von großer gesellschafts-politischer Relevanz: „Die Gesellschaft verfügt damit über eine Versicherung für Herausforderungen, die man heute noch gar nicht kennt.“
In der jüngsten Vergangenheit sind indes eine Reihe positiver Entwicklungen zu verzeichnen gewesen: Die Mittel der Nationalstiftung wurden deutlich erhöht (auf jährlich rund 140 Millionen Euro), und zur vereinbarten schrittweisen Erhöhung des FWF-Budgets besteht ein Konsens über alle Parteien hinweg. Für heuer ist das Geld bereits geflossen: Für die im Jahr 2017 verbleibenden beiden Kuratoriumssitzungen stehen 27,5 Millionen Euro an zusätzlichen Mitteln zur Verfügung, sodass die Bewilligungsquote in diesem Jahr erhöht werden kann – eine langjährige Forderung der Wissenschaftsgemeinschaft an den FWF. Vom Ministerium noch nicht in Aussicht gestellt wurde jedoch die ebenfalls seit langem von Forschungsstätten und FWF nachdrücklich vorgebrachte Forderung der zusätzlichen Finan-zierung von zumindest 25 Prozent der Overhead-Kosten jedes FWF-Projekts, um die Antrag stellenden Einrichtungen zu entlasten.

Strukturelle Probleme

Von der Frage der Finanzierung abgesehen, konstatiert Tockner aber auch eine Reihe struktureller Probleme: „Wissenschaftler werden zu spät in die Eigenständigkeit entlassen. Das Durchschnittsalter, mit dem man eine eigene Gruppe, eine Tenure-Stelle oder eine Professur übernimmt, liegt bei mehr als 40 Jahren.“ Zudem sei die Wissenschaftslandschaft nicht international genug aufgestellt: „Der Anteil von Nicht-Österreichern an den hierzu lande tätigen Forschern liegt bei 25 Prozent, und davon kommen 50 Prozent aus Deutschland“, so der FWF-Präsident. Hier beißt sich aber die Katze in den Schwanz, denn: „Die geringeren Mittel für Grundlagenforschung sind ein großes Hindernis, um internationale Spitzenleute anzuziehen, weil sie sich fragen, wie sie ihre Gruppe finanzieren sollen“, so Tockner. Dazu brauche es stets eine Kombination aus nationalen und internationalen Mitteln. „Ein wesentlicher struktureller Hemmschuh für die österreichischen Universitäten ist deren nicht adäquates Finanzieungssystem. Neben der beschlossenen Budgeterhöhung für die Universitäten ist vor allem die Einführung der kapazitäts-orientieren Studienplatzfinanzierung dringend geboten, um die Rahmenbedingungen denen von  Spitzenuniversitäten im europäischen und internationalen Umfeld anzunähern“, ergänzt BOKU-Vizerektor Josef Glößl, Vizepräsident der ÖGMBT und Vorsitzender der FWF-Delegiertenversammlung. Zudem fehle noch ein klares Bekenntnis zur Exzellenz. Für die Forschung bedeute ein solches keineswegs, sich in den Elfenbeinturm zurückziehen zu können: „Bei der Definition von Exzellenz soll von Anfang an der translationale Aspekt mitgedacht werden – aber nicht reduziert auf wirtschaftliche Anwendbarkeit, sondern breiter, als gesellschaftliche Relevanz verstanden. Hier ist insbesondere auch die Bedeutung der Geistes-, Sozial-und Kulturwissenschaften zu sehen“, ist Tockners Überzeugung. Entsprechende Bewertungsmechanismen müssen denn auch erst entwickelt werden. Hier sind die fördergebenden Institutionen selbst gefordert, die für diese Aufgabe ihre Synergien ausschöpfen müssten. „Ich kann mir eine serielle Form der Abwicklung vorstellen. Zum Beispiel übernimmt der FWF seine koordinierende Rolle im Bereich der Grundlagenforschung, die Verantwortung für die anwendungsnahen Bereiche wird dann an eine Partnerorganisation weitergegeben.“ Ein Exzel-lenzprogramm verlange aber auch die Sicherung des Standorts durch die Stärkung der Grundfinanzierung der Forschungseinrichtungen. So könne Österreich zu einem der attraktivsten Länder in der Forschung und Ausbildung in Europa werden und bleiben.

Original Kolumne 6/2017

Die Superresolution Microscopy ist uns passiert“, sagt Gerhard Schütz, „eigentlich wollten wir das Verhalten einzelner Moleküle beobachten“. Schütz ist Professor für Biophysik an der TU Wien und vertritt sein Fachgebiet auch im Vorstand der ÖGMBT. In seiner Forschungsarbeit hat er sich darauf spezialisiert, Biomoleküle mit den Augen eines Physikers zu betrachten. Traditionell ging man davon aus, dass experimentell nur ein großes Kollektiv von Teilchen (ein „Ensemble“, wie der Physiker sagt) zugänglich ist, Aussagen über das Verhalten einzelner Moleküle also nur statistischen Gehalt haben. Doch in den vergangenen Jahrzehnten  wurden Methoden entwickelt, die diese Annahme schrittweise untergruben. Vor allem spezielle Techniken der Fluoreszenzmikroskopie eröffneten die Möglichkeit, den Molekülen, bildlich gesprochen, bei Arbeit und Bewegung zuzusehen: Koppelt man an eine biologisch wichtige Struktur einen Fluoreszenzfarbstoff, verdünnt dann sehr stark und beschränkt die mikroskopische Messung auf ein sehr kleines Volumen, geben die ausgesandten Photonen Auskunft über die Eigenschaften einzelner Moleküle.

Die mikroskopischen Techniken, die dabei entwickelt wurden, brachen aber gleichzeitig mit einem Paradigma, das die Lichtmikroskopie seit den Tagen von Ernst Abbe kontinuierlich begleitet hatte: Der deutsche Forscher hatte 1873 das nach ihm benannte Prinzip formuliert, nachdem das Auflösungsvermögen eines Mikroskops aufgrund der Beugung des Lichts durch dessen Wellenlänge und den Öffnungswinkel des Objektivs bestimmt ist – und daher praktisch kaum größer als die halbe Wellenlänge werden kann, bei sichtbarem Licht also etwa 200 Nanometer. „Man hat das Konzept der Beugungsbegrenzung nie hinterfragt“, sagt Schütz. Dabei hätte man es auch anders sehen können: „Worauf es eigentlich ankommt, ist das Verhältnis von Signal zu Rauschen.“ Damit dieses möglichst hoch ausfällt, hat man sich in jüngerer Zeit einige Tricks einfallen lassen, die das Beugungsproblem umgehen. Einer dieser Tricks: Reagieren die fluoreszierenden Moleküle (man spricht auch von „Fluorophoren“) einer Probe mit Sauerstoff, wird deren Fluoreszenz durch intermolekulare Energieübertragung gelöscht. „Man kann zwar nicht beeinflussen, welches Fluorophor gerade mit einem Sauerstoffmolekül reagiert, aber es ist möglich, die Bedin-gungen so zu wählen, dass nur wenige emittierende Fluorophore übrigbleiben“, erklärt Schütz die Überlegung dahinter. Die wenigen verbliebenen können dann aber sehr genau lokalisiert werden: „Die Genauigkeit, mit der man den Aufenthaltsort bestimmen kann, ist nicht durch die Beugung, sondern durch das Rauschen bestimmt“, so Schütz. Realistisch betrachtet komme man dabei auf Werte von etwa 20 Nanometer – immerhin ein Zehntel dessen, was das Abbe-Limit voraussagt.
Ein anderer Trick besteht darin, die Fluoreszenz durch stimulierte Emission zu verhindern: Dabei wird das Fluorophor mit Licht hoher Intensität bestrahlt und so die Emission von Photonen derselben Wellenlänge erzwungen. Spontane Fluoreszenz kann dann nicht mehr stattfinden. Lässt man diesen Prozess nur in einem ringförmigen Gebiet rund um das Fluoreszenzmaximum zu, erhält man einen scharfen Peak, der eine wesentlich höhere Auflösung zulässt als herkömmliche Fluoreszenzmikroskope.

Biologische Fragestellungen, neu formuliert

Doch die neuen Mikroskopie-Methoden sind für die Biophysiker nur Mittel zum Zweck. Das eigentliche Ziel ist, den Lebenswissenschaften durch die Beschreibungsformen des Physikers einen wichtigen Mosaikstein hinzuzufügen. Schütz’ Arbeitsgruppe beschäftigt sich beispielsweise mit jenen Vorgängen, mit denen das Immunsystem zwischen „Selbst“ und „Nicht-Selbst“ oder auch zwischen „harmlosem Selbst“ und „gefährlichem Selbst“ unterscheiden kann. Eine Vielzahl an Proteinen ist zum Beispiel beteiligt, wenn T-Zellen ein Antigen identifizieren. Doch wie wirken sie im mechanistischen Detail zusammen, um die spezifische Reaktion der Zelle auszulösen, wie sind sie räumlich und zeitlich in der Zellmembran organisiert? Nicht alles, was dazu an Vorstellungen existiert, ist wirklich gut experimentell gestützt. „Es gibt eine verbreitete Theorie, dass die Proteine der Zellmembran dabei Nanocluster bilden. Wir konnten zeigen, dass dies durch die Ergebnisse der hochauflösenden Mikroskopie nicht eindeutig bestätigt werden kann.“ Zwar gebe es räumliche Häufungen gefundener Lokalisation von Molekülen – doch könne  eine Mehrfachzählung nicht ausgeschlossen werden: „Unsere Ergebnisse legen nahe, dass viele vermeintliche Nanocluster eigentlich auf solche Mehrfachzählungen zurückgeführt werden können“, so Schütz.

Was die Physiker mit solchen Vorstößen in die biowissenschaftliche Forschung einbringen können, ist, komplexe Probleme so umzuformulieren, dass neue Einsichten möglich werden: „Derzeit sind wir etwa hinter der Kraft her. Diese Größe entdeckt die Biologie gerade erst für sich“, erzählt Schütz. Wenn man verstehen wolle, wie ein T-Zell-Rezeptor seine Liganden über eine Bindung von an sich geringer Affinität erkenne, Mikroskopie nicht Kräfte berücksichtigen, die auf die Membran einwirken, in die der Rezeptor eingebettet ist. „Das Cytoskelett übt einen ständigen Zug auf die Zellmembran aus. Das ist eine ganz andere Situation als bei einem Protein in Lösung“, so Schütz.

Original Kolumne 5/2017