• Gen-Schere gegen Erbkrankheiten

    Molekularbiologin Prof. Emmanuelle Charpentier erhält Familie-Hansen-Preis 2015

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    Revolutionärin der Biologie: Prof. Dr. Emanuelle Charpentier hat eine Methode entwickelt, die heute in Laboren weltweit genutzt wird.

Sie ist eine der innovativsten Wissenschaftlerinnen in der Molekularbiologie: Prof. Dr. Emmanuelle ­Charpentier hat eine molekulare Schere entwickelt, mit der sich das Erbgut ganz gezielt editieren lässt. Dafür hat sie den Familie-Hansen-Preis 2015 erhalten.

Bakterien gehen rigoros gegen Eindringlinge vor: Sie schreddern diese Bedrohung einfach. Wenn fremde Viren zum Beispiel ihr Erbgut in die Bakterien ­einschleusen, schlägt die Genschere sofort zu: Sie schneidet das feindliche Erbgut einfach wieder heraus, zerstückelt es und macht es so unschädlich. Dieser Abwehrmechanismus, den Bakterien entwickelt haben, heißt CRISPR-Cas9-System. Und dieses System hat es der Biologin Prof. Dr. Emmanuelle Charpentier angetan, die nun die Details dieses Mechanismus aufgeklärt hat: „Mit meinem Team erforsche ich Infektionen aus der Sicht von Bakterien: Wie sie überleben, sich anpassen, schützen, vermehren und letztlich Krankheiten verursachen“, erklärt die gebürtige Französin. Denn die Mikroorganismen bauen auch Teile der Viren-DNA-Schnipsel ganz gezielt in ihr eigenes Erbgut ein – und stärken so ihre Immunität gegen andere Angreifer.

Schon früh erkannte Charpentier das Potenzial des Bakterien-Werkzeugs für die Molekularbiologie: Charpentier und ihr Team entschlüsselten das bakterielle Schutzsystem. Zusammen mit der Gruppe von Prof. Dr. Jennifer Doudna, die nun an der University of California forscht und lehrt, zeigte sie außerdem, dass sich der Schneidemechanismus nachahmen und anderweitig nutzen lässt – beispielsweise zur sogenannten Genomeditierung. Ein Prozess, der zahlreiche Forscherkollegen rund um den Globus besonders interessiert: Denn sie versuchen, Erbgutstränge an genau definierten Stellen zu zerteilen, spezielle Genabschnitte zu entfernen oder neue einzufügen, zu korrigieren oder auszutauschen. So bringen sie beispielsweise neue Eigenschaften in Pflanzensorten ein oder entwickeln Gentherapien. Bislang waren das aber echte Sisyphusarbeiten – und die Wissenschaftler viele Monate beschäftigt. „Ich wollte die Genschere der Bakterien in ein Universalwerkzeug umwandeln, um damit den Kollegen die Arbeit zu erleichtern und schneller zu machen“, sagt die 46-jährige Biologin.

Ausgezeichnet: Kemal Malik, für Innovation verantwort­liches Vorstandsmitglied der Bayer AG, gratulierte Prof. Dr. Emmanuelle Charpentier zu ihrem Forschungserfolg.

Bakterien als Vorbilder für Gentechnologen weltweit

Und diese Sensation gelang der Forscherin: Sie entwickelte gemeinsam mit Doudnas Team das CRISPR-Cas9-System für die Anwendung im Labor als Instrument zur Programmierung von RNA mittels Genomeditierung. Für diese Leistungen, basierend auf Grundlagenforschung, erhielt Charpentier den Familie-Hansen-Preis 2015 der Bayer Science & Education Foundation. Die mit 75.000 Euro dotierte Auszeichnung wird für wegweisende Forschungsbeiträge auf innovativen Gebieten der Biologie und Medizin verliehen. Nach dem Vorbild der Bakterien lässt sich mit dem CRISPR-Cas9-System der Erbgutstrang gezielt an genau definierten Stellen aufschneiden. So können die Wissenschaftler zum Beispiel Gene reparieren. Denn in jedem Gen steckt der Bauplan für Eiweißmoleküle, die jeweils eine spezielle Funktion ausüben. Wenn aber bereits der Erbgutcode fehlerhaft ist, resultiert daraus auch ein fehlerhaftes Protein – und kann zu Erkrankungen führen. Mit der neuen Technologie von Charpentier können Forscher jetzt defekte Gene gezielt herausschneiden und durch korrekte Bausteine ersetzen: „Das ist vergleichbar mit einem Text am Computer, bei dem man ein Wort austauscht“, erklärt die Französin, die sich Anwendungen in der Medizin und in anderen Forschungsbereichen vorstellen kann: „Die größte Chance ist sicherlich, dass wir die Technologie nutzen könnten, um genetische Erkrankungen zu behandeln – beispielsweise Mukoviszidose oder Sichelzellenanämie.“

Mit meinem Team erforsche ich Infektionen aus der Sicht von Bakterien: Wie sie überleben, sich anpassen, schützen, vermehren und letztlich Krankheiten verursachen

Charpentier hat sich schon früh der Biologie verschrieben – bereits in der Schule war es ihr Lieblingsfach. Später studierte sie Biochemie und Mikrobiologie an der Universität Pierre und Marie Curie in Paris und forschte an verschiedenen US-amerikanischen Universitäten. 2006 habilitierte Charpentier im Fach Mikrobiologie. Heute gilt die Französin als Pionierin und eine der innovativsten Forscherinnen auf dem Gebiet der molekularbiologischen Infektionsforschung. Bislang lehrte Charpentier am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig sowie an der Medizinischen Hochschule in Hannover. Seit Oktober 2015 leitet sie das Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin als Direktorin und ist zudem Gastprofessorin an der Universität Umeå, wo sie die CRISPR-Cas-Forschung ent­wickelte. Mit dem von Charpentier und ihrem Team entwickelten System haben die Forscher jetzt ein Werkzeug in der Hand, um krankhafte Gensequenzen zu finden, zu entfernen und gesunde Abschnitte einzufügen.

Hoffnung auf neue Therapieansätze für Erbkrankheiten

„Das Besondere an CRISPR-Cas9 ist, dass es so einfach funktioniert“, beschreibt Charpentier. „Es ist sozusagen eine molekulare Schere mit Zielmechanismus.“ Die Technologie wird als molekularbiologisches Werkzeug bereits weltweit eingesetzt, um neue Therapieansätze für Erbkrankheiten oder chronische Erkrankungen zu entwickeln.

Die Bayer-Stiftungen – seit 1897 dem Fortschritt verpflichtet

Rund um den Globus engagieren sich die Bayer-Stiftungen bereits seit 1897 für Bildung, Wissenschaft und soziale Innovation. Als Stiftungen des Innovationsunternehmens Bayer begreifen sie sich in besonderer Weise als Impulsgeber, Förderer und Partner für Fortschritt an der Schnittstelle zwischen Wirtschaft, Wissenschaft und dem sozialen Sektor. Im Mittelpunkt steht der Pionier – sein Engagement für das Allgemeinwohl, sein Ideenreichtum bei der Lösung sozialer Aufgaben, aber auch seine Schaffenskraft in Wissenschaft und Medizin. Mit Stipendien und Preisen unterstützt etwa die Bayer Science & Education Foundation weltweit Talente ebenso wie Spitzenforscher, die Herausragendes auf ihrem Gebiet leisten. Aber auch soziale Lösungen werden durch die Bayer-Stiftungen gefördert: Die Bayer Cares Foundation konzentriert sich zum Beispiel auf Bürgerprojekte und die Lösung sozialmedizinischer Fragen. Das Ziel der Stiftungen: das Leben der Menschen durch Innovation und Initiative zu verbessern.

Gesundheitscamp: Jugendliche lernen medizinische Berufe kennen

Einblick in Klinik und Co

Beim Bildungsprojekt „Faszination Gesundheit – Wie geht das?“ erhalten Schülerinnen und Schüler einen Einblick in Gesundheitsberufe. Die Bayer Science & Education Foundation initiiert die Projektwochen und unterstützt sie finanziell.

Vorgestern Wirkstoffforscher, gestern Notarzt, heute Krankenpfleger, morgen Altenpfleger: Jeden Tag erwartete die Schülerinnen und Schüler ein anderer Beruf aus dem Gesundheitsbereich. Eine Woche lang konnten sie hautnah die unterschiedlichen Seiten kennenlernen. „Wir wollen die Jugendlichen für das gesamte Spektrum dieses Berufsfeldes begeistern“, sagt Jürgen Möller, der das Projekt beim Bildungsträger Provadis begleitete. Das Unternehmen Provadis Partner für Bildung und Beratung GmbH konzipierte die Projektwoche, die im Juli 2015 in Frankfurt stattfand. Eine weitere folgte im Oktober. Unter dem Motto „Faszination Gesundheit – Wie geht das?“ schlüpften die 14- bis 16-jährigen Jugendlichen aus unterschiedlichen Schulformen beispielsweise in die Rolle eines Chemikers – und stellten unter Anleitung von Bayer-Auszubildenden den Aspirin®-Wirkstoff Acetylsalicylsäure her und überprüften die Qualität der hergestellten Substanz. Weitere Kennenlern-Stationen waren, neben den Biologie- und Chemielaboren der Provadis, das Gesundheitsamt Frankfurt, die Altenpflegeschule im Hufeland-Haus und die Krankenpflegeschule inklusive der Intensivstation des Klinikums Rotkreuz im Julicamp sowie auch das Hospital zum heiligen Geist im Oktobercamp. Um den Schülerinnen und Schülern die Schnupperwochen zu ermöglichen, arbeitet Provadis mit mehreren Kooperationspartnern zusammen: Beteiligt waren, neben den bereits genannten Institutionen, auch acht weiterführende Schulen im Frankfurter Umfeld und die Agentur für Arbeit. Möller: „Das ermöglicht den Jugendlichen, mit Institutionen und Berufen in Berührung zu kommen, zu denen sie in ihren jungen Jahren eher selten Kontakt hatten. So können sie schon jetzt überlegen, ob sie einmal im Gesundheitssektor arbeiten möchten.“

Urheber: Provadis, 2015