Zum zweiten Mal fördert das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit einem Nachwuchspreis. Die Auszeichnung ist nach dem ehemaligen Wissenschaftlichen Geschäftsführer des HZI, Prof. Jürgen Wehland, benannt. Das HZI vergibt die Ehrung gemeinsam mit dem HZI-Förderverein.

Der mit 5000,- Euro dotierte Jürgen-Wehland-Preis wird am 7. September 2012 überreicht. Die Verleihung findet im Rahmen des wissenschaftlichen Symposiums „NORDI“ zu Ehren des Namensgebers statt www.helmholtz-hzi.de/nordi.

Bewerben können sich junge Wissenschaftler mit infektionsbiologischem Forschungsschwerpunkt. Die Promotion sollte nicht länger als fünf Jahre zurückliegen, Eltern- und Erziehungszeiten werden berücksichtigt. Die Bewerber sollten derzeit im deutschsprachigen Raum, bevorzugt Norddeutschland, forschen oder ihre Arbeiten in dieser Region ausgeführt haben.

Eigenbewerbungen sind ebenso möglich wie Vorschläge seitens eines Betreuers oder Vorgesetzten. Der Vorschlag sollte in einer einzigen PDF-Datei per E-Mail eingereicht werden.

Benötigt werden:
1. Kurze Beschreibung der Forschungsarbeit (maximal 1 Seite)
2. Lebenslauf
3. Publikationsliste des Kandidaten
4. kurze Würdigung der Arbeit durch einen etablierten Wissenschaftler (maximal 1 Seite)
5. Kontaktadressen des Kandidaten und des etablierten Wissenschaftlers
6. eine bis maximal drei aus der Arbeit hervorgegangene Publikationen
Bitte senden Sie die Unterlagen bis spätestens 1. Juli 2012 per Email an juergen-wehland-preis@helmholtz-hzi.de.

Ansprechpartner:

Dr. Clemens Ostrowicz, 0531 6181-1008
Manfred Braun, 0531 6181-1400

Mit einer Feierstunde im kleinen Rahmen sind heute die Räume des HZI-Studienzentrums in Hannover eingeweiht worden.

Hier sollen künftig Langzeit-Bevölkerungsstudien mit freiwilligen Probanden neue Erkenntnisse über chronische Erkrankungen wie Krebs oder Demenz sowie über chronische Infektionen liefern. „Wir wollen untersuchen, in wie weit bislang wenig bekannte Ursachen das Risiko für solche schweren Krankheiten beeinflussen“, erklärt Prof. Gerard Krause, Leiter der HZI-Abteilung Epidemiologie, die das Studienzentrum betreut. Dabei sei auch die Beteiligung an großen, deutschlandweiten Gesundheitsstudien geplant.

Das Studienzentrum wird zunächst in den jetzt eingeweihten Räumen in der Feodor-Lynen-Straße 5 untergebracht sein. Später wird es in das benachbarte Clinical Research Center Hannover (CRC) umziehen, das sich derzeit im Bau befindet.

Ihr Ansprechpartner:

Manfred Braun
Pressesprecher des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung
Telefon: 0531 6181-1400
E-Mail: manfred.braun(at)helmhohltz-hzi.de

Zielgerichteter Austausch von DNA-Abschnitten statt mühsamer Suche: Deutsche und chinesische Wissenschaftler haben eine Technik zur direkten Isolierung von Erbinformation aus komplexen Gemischen verschiedener Bakterienarten entwickelt. Bestimmte Stoffe, die von Bakterien produziert werden und die beispielsweise als Antibiotika oder Chemotherapeutika medizinisch genutzt werden können, lassen sich mit Hilfe der neuen Methode leichter im Labor herstellen. Die Forscher beschreiben diese neu entwickelte Technik jetzt in der Fachzeitschrift Nature Biotechnology.

Die Methode ist eine gemeinsame Entwicklung von Wissenschaftlern des Helmholtz-Instituts für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) – einer Außenstelle des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) – sowie des Biotechnologischen Zentrums der Technischen Universität Dresden, des College of Life Science in Hunan/China und der Firma Gene Bridges in Heidelberg. Beteiligt waren die Arbeitsgruppen von Prof. Rolf Müller, Prof. Francis Stewart und Dr. Youming Zhang.

Neben dem primären Stoffwechsel, der beispielsweise die Grundlagen des Energiehaushaltes und der Vermehrung beinhaltet, verfügen Bakterien noch über eine Vielzahl sekundärer Stoffwechselwege. Die Produkte dieser Stoffwechselwege brauchen die Bakterien nicht unbedingt zum Überleben, aber sie dienen ihnen zur besseren Anpassung an ihren Lebensraum. Viele dieser sekundären Stoffwechselprodukte sind pharmazeutisch nutzbare Substanzen. Sie lassen sich zum Beispiel als Antibiotika oder Chemotherapeutika einsetzen. Zur Charakterisierung und Untersuchung auf eine mögliche medizinische Wirksamkeit müssen Forscher zunächst größere Mengen dieser Stoffe herstellen und isolieren. Ihre Gewinnung aus den Bakterien ist aber in der Regel schwierig, weil die genauen Bedingungen, unter denen die Sekundärstoffe produziert werden, meist unbekannt sind. Daher isolieren die Wissenschaftler häufig die betreffenden Bakterien-Gene, welche für die Produktion der gesuchten Substanz zuständig sind, und übertragen diese in einen leicht kultivierbaren Bakterienstamm, der die Substanz dann im Erfolgsfall herstellt.

Bislang nutzten Wissenschaftler hierzu sogenannte DNA-Bibliotheken, die das gesamte Erbgut eines Organismus in Bruchstücken enthalten. Nach Erstellen der Bibliothek mussten die Forscher sie nach dem Kandidatengen durchsuchen. War das Gen in vollständiger Form vorhanden, mussten sie es in ein spezielles Transfer-DNA-Molekül einbauen und in die Zielbakterien übertragen. Für Naturstoffe ergibt sich ein zusätzliches Hindernis: „Häufig sind für die Herstellung der Sekundärstoffe recht viele Gene notwendig, sogenannte Gencluster. Deren Isolierung machte große Schwierigkeiten“, erklärt Rolf Müller, Geschäftsführender Direktor des HIPS und Leiter der Abteilung Mikrobielle Naturstoffe.

In Zeiten der Hochdurchsatzsequenzierung sind die vollständigen Erbgutsequenzen vieler Bakterien bereits bekannt – und damit theoretisch auch tausende Stoffwechselwege für Sekundärstoffe. Durch die nun beschriebene Methode der sogenannten direkten DNA-Klonierung lassen sich die Gene für die Sekundärstoffbildung gezielt isolieren und weiterverarbeiten. Der langwierige Umweg über eine DNA-Bibliothek entfällt.

Die beteiligten Wissenschaftler Xiaoying Bian vom HIPS und Jun Fu vom Biotechnologischen Zentrum der Technischen Universität Dresden sowie ihre Forscher-Kollegen verbesserten dazu die patentierte Technik der homologen Rekombination: Bestimmte Enzyme können dazu genutzt werden, einen Gen-Abschnitt gegen einen anderen, ähnlich aufgebauten Abschnitt auszutauschen. Ist die Abfolge der Bausteine am Anfang und Ende eines näher zu untersuchenden Gens bekannt, kann – vereinfacht gesagt – ein ähnlich aufgebauter DNA-Abschnitt konstruiert und enzymatisch ausgetauscht werden. Diese Methode ist im Prinzip nicht neu. Allerdings waren die bislang verwendeten Enzyme Red-alpha und Red-beta nicht effektiv genug, um diesen Ansatz für die Isolierung großer DNA-Abschnitte und die anschließende Herstellung von Naturstoffen im Labor zu nutzen. Die Forscher haben jetzt entdeckt, dass sich bestimmte Varianten der beiden Enzyme RecE und RecT hierfür weitaus besser eignen als Red-alpha und Red-beta.

„Die verbesserte direkte Klonierung erleichtert und verkürzt es ungemein, interessante Sekundärstoffe zu isolieren und zu charakterisieren“, sagt Xiaoying Bian, einer der Erstautoren der Studie vom HIPS. „Der große Aufwand, eine DNA-Bibliothek zu erstellen und zu durchsuchen, entfällt jetzt.“ HIPS-Direktor Rolf Müller ergänzt: „Weil viele krankheitserregende Bakterien mittlerweile Resistenzen gegen die gängigen Antibiotika entwickelt haben, ist die Entdeckung von neuen Substanzen im Kampf gegen Infektionen von enormer Bedeutung. Der von uns genutzte Ansatz ermöglicht es, mit Hilfe der mittlerweile von vielen Mikroorganismen verfügbaren Genomsequenzen zielstrebig nach neuen Substanzen zu suchen.“

Mit der vereinfachten Methode haben die Forscher bereits mehrere Gencluster aus dem Leuchtbakterium Photorhabdus luminescens auf direktem Wege in Escherichia coli-Bakterien transferiert. Dabei identifizierten sie die beiden bisher unbekannten Sekundärstoffe Luminmycin A und Luminmide A/B.

Obwohl die jetzt veröffentlichte Studie zunächst nur die Möglichkeiten der Methode veranschaulicht, macht sie auch Hoffnung auf neue, als Antibiotika nutzbare Naturstoffe und damit auf Fortschritte bei der Bekämpfung von Infektionskrankheiten.

Originalpublikation:

Jun Fu, Xiaoying Bian, Shengbaio Hu, Hailong Wang, Fan Huang, Philipp M Seibert, Alberto Plaza, Liqiu Xia, Rolf Müller, A Francis Stewart & Youming Zhang (2012) Full-length RecE enhances linear-linear homologous recombination and facilitates direct cloning and bioprospecting, Nature Biotechnology, DOI: 10.1038/nbt2183

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Manfred Braun
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Agarplatte mit Kolonien des Bakteriums Escherichia coli.

Neue Antibiotika-Varianten nach Maß von Bakterien hergestellt: Das ist keine ferne Zukunftsvision mehr, sondern dank der Pionierarbeit von Prof. Peter Leadlay bereits teilweise möglich. Zahlreiche Mikroorganismen produzieren chemische Substanzen mit medizinischer Wirkung, von denen sich einige zu Arzneimitteln weiterentwickeln lassen. Peter Leadlays Erkenntnisse machen es inzwischen möglich, Bakterien bei der Produktion dieser Naturstoffe gezielt zu steuern. Für seine wegweisenden Arbeiten erhielt der Forscher nun die Inhoffen-Medaille, eine mit 5 000 Euro dotierte Auszeichnung des Fördervereins des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) und der Technischen Universität (TU) Braunschweig.

Peter Leadlay ist es als erstem gelungen, den genetischen Code des Produktionsweges sogenannter Polyketide zu entschlüsseln. Die Stoffklasse der Polyketide zeichnet sich durch eine besonders große Vielfalt verschiedener Substanzen aus, die von Bakterien hergestellt werden und häufig eine biologische Aktivität besitzen. Einige von ihnen töten zum Beispiel andere Bakterien ab – sie wirken als natürliches Antibiotikum.
Eines dieser Polyketide ist das Erythromycin, ein heutzutage gängiges Antibiotikum gegen Infektionen der Atemwege. Leadlay konnte die genetischen Grundlagen der Erythromycin-Bildung in Bakterien aufklären und hat somit die Tür für ein ganz neues Forschungsfeld geöffnet: Durch die gezielte Veränderung des genetischen Codes ist es nun möglich, in den bakteriellen Produktionsweg einzugreifen und so zu neuen Substanzen mit optimierter Wirksamkeit zu gelangen. Da inzwischen viele Krankheitserreger Resistenzen gegen die üblichen Antibiotika ausgebildet haben, ist die Entwicklung alternativer Wirkstoffe umso wichtiger.

„Es ist wirklich eine große Ehre, diesen Preis für meine Antibiotika-Forschung entgegennehmen zu dürfen”, sagt Peter Leadlay über die Auszeichnung mit der Inhoffen-Medaille. „Die Liste der bisherigen Preisträger enthält ohne Ausnahme bedeutende Wissenschaftler aus dem Bereich der chemischen Biologie.”

Peter Leadlay studierte Chemie an der Universität von Oxford, Großbritannien, und promovierte dort im Jahr 1974. Anschließend arbeitete er zwei Jahre an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich, wechselte dann wieder zurück an die Universität von Oxford und ist seit 1979 an der Universität von Cambridge tätig. Dort erhielt er 1999 eine Professur für Molekulare Enzymologie und hat seit 2006 eine Professur für Biochemie inne.

Die vom Förderverein des HZI gestiftete Inhoffen-Medaille wurde während der Inhoffen-Vorlesung von Prof. Joachim Klein, dem Vorsitzenden des Fördervereins und der Braunschweigischen Wissenschaftlichen Gesellschaft, überreicht. Die Vorlesung fand am Donnerstag, 3. Mai, in der Aula des Hauses der Wissenschaft, Pockelsstraße 11, in Braunschweig statt.

Auszeichnung exzellenter Doktorarbeiten

Neben der Inhoffen-Medaille vergibt der Förderverein den mit 1 000 Euro dotierten Förderpreis für herausragende Doktorarbeiten der TU Braunschweig und des HZI. In diesem Jahr wurden gleich zwei Nachwuchsforscher mit dem Förderpreis ausgezeichnet: Dr. Christina Ziegler und Dr. Nick Quade. Beide haben ihre Promotion am HZI absolviert.

Christina Ziegler konnte zeigen, wie Staphylokokken den Angriff durch das Immunsystem überstehen und eine chronische Infektion auslösen. Diese Bakterien können schwere Erkrankungen verursachen und stellen durch ihre häufig erworbene Resistenz gegen Antibiotika für den Menschen ein ernsthaftes Problem dar. Nick Quade hat in seiner Promotion unter anderem die Struktur eines Enzyms aufgeklärt, das an der Herstellung der Polyketide beteiligt ist und wesentlich zur Vielfalt dieser Stoffklasse beiträgt. Quades Erkenntnisse bilden einen weiteren Grundstein dafür, Enzyme der Polyketid-Produktion gezielt zu verändern und so neue Naturstoffe mit medizinischer Wirkung zu erhalten.

Zur Förderung der Biotechnologie wird außerdem der Fritz-Wagner-Preis verliehen. Die mit 500 Euro dotierte Auszeichnung ging an den Pharmazeuten Christian Kölln. In seiner Diplomarbeit an der TU Braunschweig hat er Enzyme der Hornhaut im menschlichen Auge charakterisiert und so wichtige Erkenntnisse für die Verstoffwechslung von Arzneimitteln bei Augenerkrankungen geliefert.


Hans Herloff Inhoffen und die gleichnamige Medaille:
Zum Gedenken an den 1992 verstorbenen Chemiker Prof. Hans Herloff Inhoffen veranstalten die TU Braunschweig und das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (damals noch: Gesellschaft für Biotechnologische Forschung, kurz GBF) seit 1994 regelmäßig die Inhoffen-Vorlesung, bei der der gleichnamige Preis vergeben wird. Inhoffen lehrte von 1946 bis 1974 an der TH Braunschweig und amtierte dort von 1948 bis 1950 als Rektor. Er gründete darüber hinaus 1965 das „Institut für Molekulare Biologie, Biochemie und Biophysik“ (IMB), das Vorläufer-Institut der GBF und damit des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung.

Pressebilder zum Download:

Inhoffen-Preisträger Prof. Peter Leadlay

Bildunterschrift: Prof. Dirk Heinz, wissenschaftlicher Geschäftsführer des HZI, Inhoffen-Preisträger Prof. Peter Leadlay, Prof. Joachim Klein, Vorsitzender des Fördervereins und der Braunschweigischen Wissenschaftlichen Gesellschaft, Prof. Martin Korte, Vizepräsident Strategische Entwicklung und wissenschaftlicher Nachwuchs TU Braunschweig (v. l. n. r.).

Förderpreisträger 2012

Bildunterschrift: Dr. Christina Ziegler, Prof. Dirk Heinz (wissenschaftlicher Geschäftsführer des HZI), Dr. Nick Quade, Prof. Martin Korte (Vizepräsident Strategische Entwicklung, Wissenschaftlicher Nachwuchs TU Braunschweig), Christian Kölln, Prof. Joachim Klein (Vorsitzender des Fördervereins des HZI und der Braunschweigischen Wissenschaftlichen Gesellschaft), v. l. n. r.

Inhoffen-Medaille

Marrubium peregrinum L sieht aus wie eine Mischung aus Katzenminze und Salbei: krautig, silbrig, haarig und unscheinbar. Aber diese Pflanze hat es in sich - das Flavonoid Ladanein. Forscher am TWINCORE haben entdeckt, dass dieser Stoff das Hepatitis-C-Virus daran hindert, in Leberzellen einzudringen. "Daraus könnte sich eine neue Option entwickeln, um in Zukunft das Problem der Reinfektion von transplantierten Lebern in den Griff zu bekommen", sagt Sibylle Haid, Wissenschaftlerin in der Arbeitsgruppe Experimentelle Virologie. Für diese Arbeit hat das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung Sibylle Haid kürzlich mit dem "Paper of the Month" April geehrt.

Aber erst einmal kurz zur Problematik des Hepatitis-C-Virus: Infektionen mit diesem Virus gehören inzwischen weltweit zu den häufigsten Infektionskrankheiten. Etwa 160 Millionen Menschen tragen das Virus in sich, in Deutschland leben allein etwa eine halbe Million Menschen mit Hepatitis-C. Die Infektion verläuft meist unbemerkt, führt jedoch bei etwa 70 Prozent der Infizierten zu einer chronischen Leberinfektion. Erst wenn die Leber durch die Infektion vernarbt, schrumpft und im schlimmsten Fall Tumore bildet, fällt die Krankheit auf. Die Folge: chronische Hepatitis-C-Virusinfektionen sind inzwischen einer der häufigsten Gründe für Lebertransplantationen. Und an dieser Stelle kommt das krautige Marrubium peregrinum L ins Spiel, denn erhält ein Hepatitis-C-Patient eine neue Leber, scheint das Virus irgendwo im Körper nur darauf zu warten und befällt sie erneut im Eiltempo. Das Virus zerstört die neue Leber in der Regel wesentlich schneller als die alte, so dass die Patienten in einen Teufelskreis geraten. "Unser Ansatz ist, dass mit der neuen Leber gleich der Naturstoff - oder eine eng verwandte Substanz - verabreicht werden könnte, denn das Ladanein verhindert, dass die Viren in die Leberzellen eindringen", erklärt Sibylle Haid. "Auf diese Weise ließe sich vielleicht verhindern, dass das Virus Fuß fasst. Damit wäre die neue Leber vor dem Virus geschützt."

In Zellkulturen funktioniert das gut und wenn die Substanz geschluckt oder gespritzt wird, gelangt sie schnell ins Blut, wird zumindest von Mäusen gut vertragen und wirkt auch noch gemeinsam mit einem Immunsupressivum, das Patienten einnehmen müssen, wenn ihnen ein neues Organ transplantiert wird. Das sind gute Voraussetzungen für ein neues Therapeutikum. Deswegen plant Thomas Pietschmann, Leiter der Arbeitsgruppe am TWINCORE, das Ladanein genauer zu untersuchen: "Wir wollen besser verstehen, wie Ladanein die Infektion verhindert. Es ist bemerkenswert, dass Ladanein auch andere Viren, die wie HCV eine empfindliche Lipidhülle besitzen, am Zelleintritt hindert." Zu diesen Viren gehört auch das HI-Virus. Viren, die jedoch nur aus Eiweißen und viralem Erbmaterial bestehen, scheinen unempfindlich gegen den Naturstoff zu sein. Dazu gehören beispielweise die Adenoviren, die Entzündungen der Augen, Atemwege und des Verdauungstraktes auslösen können. "Das ist ein wichtiger Anhaltspunkt um zu verstehen, wie dieser Wirkstoff Viren außer Gefecht setzt", sagt Sibylle Haid. Bis aus dem Pflanzeninhaltsstoff ein Medikament werden kann, haben die Wissenschaftler also noch viel Arbeit vor sich. Sie werden mit ihren internationalen Partnern ähnliche Verbindungen herstellen und testen - um eventuell noch wirksamere Substanzen zu finden. Und sie werden den Stoff aus Marrubium peregrinum L noch an anderen Erregern testen, denn wann wächst schon mal ein Kraut gegen Viren...

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Thomas Pietschmann
Tel: 0511 220027-130

Dr. Sibylle Haid
Tel: 0511 220027-138

TWINCORE - Zentrum für Experimentelle und Klinische Infektionsforschung

Das Twincore ist eine gemeinsame Einrichtung des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) und der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH). Am Twincore forschen Mediziner und Grundlagenwissenschaftler der verschiedensten Disziplinen Seite an Seite in der Infektionsforschung. Ihr Schwerpunkt  liegt auf der translationalen Forschung, also der Schnittstelle zwischen Grundlagenforschung und der klinischen Entwicklung.

www.twincore.de