GABI Statusseminarin Potsdam. Seite 40

Krebs-Systembiologie · iCHIP: Plattform für NGFN Datenintegration · TMF – Ein Netz fürNetze · Funktionale Genomforschung am uropathogenen Escherichia coli Isolat 536 · Resis-tenzplasmide aus Kläranlagenbakterien · FUGATO-Verbundprojekt »IRAS« · GenetischeUnterschiede bei Mastitits · Was lässt die Pflanzen blühen · Wilder Weizen zeigt MuskelnEntlarvende Fotos von DNA

Informationen aus der deutschen GenomforschungGENOMXPRESS 2.07

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Inhalt 2

GenomXPress 2/07

Inhalt

Inhalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2Editorial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

ForschungAnalyse komplexer biologischer Netzwerke in der Krebs-Systembiologie . . . . . . . . . . .4

iCHIP: Plattform für NGFN Datenintegration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

TMF – Ein Netz für Netze Vernetzte medizinische Forschung:Austausch fördern, Rahmenbedingungen und Infrastruktur verbessern . . . . . . . . . . . . . .10

E. coli Pathogenomik: FunktionaleGenomforschung am Beispiel des uropathogenen Escherichia coli Isolates 536 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

Die genomische Analyse von Resistenzplasmiden aus Kläranlagenbakterien liefert Hinweise auf ein weithin zugängliches Antibiotika-resistenzgen-Reservoir . . . . . . . . . . . . . . . .16

FUGATO-Verbundprojekt »IRAS« Entwicklung von genetischen Markern zur Infektabwehr und Resistenz im Atemtrakt des Schweins . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

Immunologische vs. nicht-immunologische Abwehrstrategien:auf der Suche nach genetischen Mechanismen, die die unter-schiedliche Empfänglichkeit einer Kuh gegenüber Mastitis verursachen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

Was lässt die Pflanzen blühen – Die Rolle des FT-Proteins bei der Blüteninduktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

Wilder Weizen zeigt Muskeln Getreidekörner bohren sich mit Schwimmbewegungen in die Erde . . . . . . . . .23

TechnologienEntlarvende Fotos von DNA Bitte recht freundlich: UltraempfindlicherDNA-Nachweis mit Fotopapier . . . . . . . . . . . .24

PortraitDetektivarbeiten bei BakterienPortrait: Olena Perlova . . . . . . . . . . . . . . . .25

FirmenportraitFirmenportrait: ABiTEP GmbH Angewandte Biotechnologie für Landwirtschaft und Gartenbau . . . . . . . . . . . .28

News & Confuse

InfoFrom Genomics to New VaccinesGood-bye-Symposium für Prof. Dr. Werner Goebel . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

Neues vom Industrieverbund Mikro-bielle Genomforschung e.V. (IMG) . . . .31

Aktualisierung der »European Research Agenda« durch das Network of Excellence

»EuroPathoGenomics« . . . . . . . . . . . . . . . . .32Meldungen aus dem BMBF . . . . . . . . . . . .33

Einstimmig für die Biowissenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36

Deutsche Biotechnologie-Branche hat neuen Reifegrad erreicht . . . . . . . . .37

PreiseBundesverdienstkreuz am Bande füreinen renommierten PflanzenforscherFührungswechsel am Leibniz-Institut in Gatersleben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38

Wilhelm-Warner-Preis an Prof. Walter JonatKieler Wissenschaftler erhält renommierten Krebsforschungs-Preis . . . . . .39

Humboldt-Forschungspreis stärkt Hirnforschung in Heidelberg . . . . . . . . .39

TreffenSiebtes GABI Status Seminar in Potsdam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40

EPOBIO WorkshopKonzepte für die nächste industrielle Revolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43

En Route to a Knowledge-Based Bio-Economy –Vorstellung des Kölner Strategiepapiers . . .44

Science Digest . . . 45

Jobbörse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49Impressum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52

Editorial3

Editorial

Liebe Leserinnen und Leser,„Europa“ – ein Begriff der nicht nur

zunehmend unseren Alltag prägt. Auch For-schung und Entwicklung erfahren gerade eineRenaissance in Europa. Zu den bereits sichtba-ren Erfolgen gehören die Gründung desEuropäischen Forschungsrats (European Rese-arch Council, ERC) und das 7. Forschungsrah-menprogramm (FP7). Auch steht die Visioneines Europäischen Instituts für Technologie(EIT) im Raum – in Anlehnung an das US ame-rikanische MIT (Massachusetts Institute ofTechnology). Zwei der europäischen Stadtme-taphern sind eng mit Forschungs- und Hoch-schulpolitik verknüpft: Der „Bologna-Prozeß“soll im europäischen Hochschulraum für mehrMobilität unter Studierenden, Wissenschaftlernund Lehrenden sorgen. Unter dem Begriff „Lis-sabon-Strategie“ verbirgt sich ein Programm,welches deutlich höhere Ausgaben für For-schung und Entwicklung verspricht. Dessenehrgeiziges Ziel ist nichts weniger, als dassEuropa bis 2010 zum wettbewerbsfähigstenund dynamischsten wissensbasierten Wirt-schaftsraum weltweit avancieren soll. Mag dieErreichung dieses Ziels auch fraglich sein, fürdie Forschung verheißt es größere finanzielleSpielräume.

Auch für die Biotechnologie tun sich hierviel versprechende Perspektiven auf. Definiertals einer der 17 Hightech-Sektoren der sog.Hightech-Strategie der Bundesregierung wirdder Förderung der Biotechnologie großeBedeutung beigemessen. Im BMBF-Papier zurInnovationsstrategie für den Sektor Biotechno-logie liest man „ Die Bundesregierung verfolgtdas Ziel, den Biotechnologie-Standort Deutsch-land europaweit ... an die Spitze zu führen. Siestrebt an, Wachstumsbremsen zu identifizierenund abzubauen. ... Neue Schlüsselfelder wie dieweiße Biotechnologie und die Nanobiotechno-logie sollen erschlossen werden.“ Eine Analyseder Schwächen im gleichen Papier kommt u. a.zum Fazit, dass es in der Pharma- und Chemie-

branche zu wenige vertikale Entwicklungsko-operationen in Deutschland gibt und die Auf-nahme biotechnologischer Verfahren im Mittel-stand nur zögerlich verläuft. Hier gibt es mit derGründung des Industrieverbunds MikrobielleGenomforschung e.V. (IMG) eine sehr erfreuli-che Initiative seitens der Industrie, um genaudieser Schwäche zu begegnen (lesen Sie dazuden Beitrag auf S. 31).

Eine zunehmend wichtige Disziplin imUmfeld der Genomforschung ist die Systembio-logie. Die Analyse des Zusammenwirkens vonverschiedenen Komponenten eines Systems sollhelfen, das Verhalten des Systems als Ganzeszu verstehen und Vorhersagen zu ermöglichen.Lesen Sie im Beitrag auf S. 4 über systembiolo-gische Ansätze zur Proteinnetzwerkanalyse, dieeinen neuen Horizont für die Entwicklung kom-binatorischer Therapien gegen Krebs eröffnen.

Die zunehmende Zusammenarbeit vonForschern in Netzwerken an verschiedenenStandorten sowie die in vielen Projekten anfal-lenden immensen Datenmengen stellen neueAnforderungen an das Datenmanagement. Wiesieht eine praktikable Lösung aus, die die gene-rierten Daten für viele Projektpartner in unter-schiedlichen Forschungseinrichtungen zugäng-lich macht, die Datensicherheit gewährleistetund anwenderfreundliche Oberflächen bietet?Lesen Sie in diesem Heft über iCHIP, eine Platt-form für Datenintegration des NGFN.

Die Netzwerk-Forschung stellt neben demDatenmanagement noch weitere besondereAnforderungen. Im Dachverband TMV e.V.haben sich medizinische Forschungsverbündezusammengeschlossen, um organisatorische,rechtliche und technologische Probleme ver-netzter medizinischer Forschung gemeinsam zuidentifizieren und zu lösen.

Probleme ganz anderer Art bereiten diezunehmenden Resistenzen humanpathogenerMikroorganismen gegen die verschiedenstenAntibiotika. Die Untersuchung von Bakterien-populationen aus kommunalen Kläranlagen lie-fert Hinweise auf ein vielfältiges Plasmid-

kodiertes Antibiotikaresistenzgen-Reservoir.Atemwegserkrankungen sind ursächlich

für einen erheblichen Anteil der antibiotischenBehandlungen von Mastschweinen und daherauch unter Gesichtspunkten des gesundheitli-chen Verbraucherschutzes von erheblicherBedeutung. Das IRAS-Konsortium hat sich zumZiel gesetzt, genetische Marker zu identifizie-ren, die eine Selektion von Schweinen auf eineerhöhte Resistenz hin ermöglichen.

Uropathogene E. coli-Varianten (UPEC)sind verantwortlich für 80% aller unkompli-zierten symptomatischen Harnwegsinfektionenund zählen zudem inzwischen mit zu den häu-figsten Erregern von im Krankenhaus erworbe-nen Infektionen. Methoden der funktionalenGenomforschung liefern Informationen überdie molekularen Grundlagen der Pathogenese,die langfristig in die gezielte Untersuchungneuer Targets für Therapie und Prävention ein-münden können.

Erstaunliches berichten Forscher aus demPflanzenreich. Weizenkörner bohren sich mitHilfe der Grannen und feinen, widerhakenarti-gen Silicahärchen auf der Außenseite in dasErdreich. Antriebsmotor dabei ist der Wechselder Luftfeuchtigkeit. Vielleicht ein ganz andererAnsatz zur Nutzung erneuerbarer Energien?

Diese und viele weitere spannende Themenfinden Sie in diesem Heft. Nun wünsche ichIhnen im Namen der gesamten Redaktion viel Spaß beim Lesen und verbleibe mitfreundlichen Grüßen aus Göttingen

Petra Ehrenreich

Forschung 4

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Die Krebsforschung ist derzeit überwiegend aufdie Identifizierung molekularer Unterschiedezwischen Krebszellen und gesunden Körperzel-len ausgerichtet. Die bisher bekannten mole-kularen Zusammenhänge bei der Entstehungund Progression von Tumoren ergeben ein sehrkomplexes Bild. Proteine aus vielen parallelenSignaltransduktionswegen sind involviert undihre Aktivitäten werden durch vielfältige Fakto-ren kontrolliert. Regulatorische Feedback-Mechanismen, Quervernetzungen zwischenverschiedenen Signalwegen und die nicht-lineare Kinetik bei biologischen Prozessen, wiez.B. bei der Phosphorylierung und Dephos-phorylierung von Kinasen, komplizieren zusätz-lich das Verständnis Krebs-relevanter zellulärerProzesse und die Vorhersage von Auswirkun-gen von Therapien. Aufgrund der Komplexitätdes Systems „Krebs“ stellt sich die Frage, wiedie Veränderung eines einzelnen Proteins dieFunktionalität des gesamten Systems beein-flusst und welche Rückschlüsse sich daraus fürdie Entwicklung von Krebstherapien ergeben.Um diese Frage zu beantworten, integrieren wirdie Kompetenzen aus der SMP Cell, der SMPRNA, dem EP Entwicklung Quantitativer Pro-teinarrays durch Detektion mittels Nahe-Infra-roter (NIR) Nanokristalle und der SMP Bioinfor-matik im Nationalen Genomforschungsnetz(NGFN). Wissen aus quantitativen Messungensystembiologischer Ansätze wird durch mathe-matische Modelle beschrieben und für ein bes-seres Verständnis komplexer Zusammenhängegenutzt. Ein wichtiger Schritt ist uns mit derEtablierung der kombinatorischen RNAi Strate-gie gelungen [1], mit deren Hilfe wir die Bezie-hungen zwischen Proteinen eines definiertenNetzwerkes, sowie Schlüsselproteine bei derVernetzung mit anderen Signalwegen identifi-zieren können. Diese Methode setzen wir ein,

um Strategien für kombinatorische Therapienzu diskutieren, die eine Resistenzbildung undMetastasierung mit hoher Wahrscheinlichkeitverhindern.

Kombinatorische RNAi bei systembiologischen FragestellungenDurch RNA Interferenz (RNAi) lässt sich

gezielt die Expression einzelner Gene und Pro-teine beeinflussen. Diese Methode wurdeschon in vielfältigen Applikationen verwendet,z.B. um Funktionen spezifischer Proteine zuuntersuchen, für genomweite Funktionsanaly-sen und bei der Identifizierung neuer Zielpro-teine. Dennoch bleibt es eine Herausforderung,eine effiziente und spezifische Reduzierung derExpression zu erreichen. Die Verwendung vonsiRNAs gegen unterschiedliche Gene in Kombi-nation eröffnet vielfältige Möglichkeiten dieAnwendungen von RNAi zu erweitern, insbe-sondere für systembiologische Fragestellun-gen. Jedoch können auch die inhärenten Risi-ken der RNAi-Technologie, wie z.B. die uner-wünschte Deregulation anderer Gene oder dieSättigung des endogenen RNAi Prozessie-rungskomplexes, verstärkt werden. In dem vonuns entwickelten Ansatz, bei dem wir die syste-matische Herunterregulation multipler Genemittels synthetischer siRNAs durchführen,konnten wir diese Einflüsse minimieren. DieAnwendung dieser Methode zur Einzel-, Dop-pel- und Dreifach-Herunterregulation desErbB2-Rezeptors, sowie seiner Substrate auszueinander parallelen Signalwegen Akt-1 undMEK1, zeigte unerwartete Resultate bezüglichdes Effekts auf das invasive Potential der Brust-krebszelllinie HCC1954. Obwohl eine hoheExpression von ErbB2 üblicherweise mit einerhohen invasiven Kapazität von Krebszellen kor-

reliert, führt die Reduzierung der ErbB2-Expres-sion um mehr als 90% in HCC1954-Zellen nichtzur verminderten Invasion. Dieses Ergebnis istein Hinweis darauf, dass andere Rezeptoren,wie z.B. der EGF-Rezeptor (EGFR), die Herun-terregulation von ErbB2 abpuffern. Akt-1 hin-gegen hat sich als dominanter Repressor in die-sem Zellsystem herausgestellt. Interessant istdie Beobachtung, dass die simultane Herunter-regulation von ErbB2, Akt-1 und MEK1 im Ver-gleich zu den Einzel- und Doppel-siRNA Trans-fektionen mit Akt-1 sogar zur Erhöhung derInvasivität führt. Dieses Resultat weist daraufhin, dass andere Signalwege den repressori-schen Effekt abschwächen, sobald alle dreiZielproteine herunter reguliert werden. DieAusweitung dieser Methode auf ein komplexesProteinnetzwerk wird wertvolle Ergebnisseüber die molekularen Zusammenhänge bei derInvasion von Krebszellen liefern.

Neue Dimensionen in der experimentellen Biologie durch Reverse Phase Protein ArraysWährend in bisherigen Studien die Redu-

zierung der Expression nach siRNA-Transfektio-nen mittels RT-PCR oder Western Blot nachge-wiesen wurden, haben wir für die kombinatori-sche RNAi Strategie Reverse Phase ProteinArrays (RPPAs) verwendet. Mit dieser Methodeergeben sich viele Vorteile, die für systembiolo-gische Fragestellungen essentiell sind, da dieumfassende Generierung von quantitativenDaten komplexer biologischer Regulationsme-chanismen eine wichtige Voraussetzung ist, umSchlüsselmechanismen zu identifizieren. Dietraditionellen Ansätze wie z. B. ELISA oderImmunoblotting messen einzelne Proteineund/oder Änderungen von posttranslationalenModifikationen. Diese Analyse ist zeitaufwen-

Analyse komplexer biologischer Netzwerke in der Krebs-SystembiologieDorit Arlt, Ulrike Korf, Tim Beißbarth, Özgür Sahin, Christian Löbke, Holger Fröhlich, Ruprecht Kuner, Holger Sültmann, Stefan Wiemann, Annemarie Poustka

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dig, es werden große Probenmengen benötigtund letztendlich nur begrenzte Aussagen überdie Regulation eines einzelnen Proteins erhal-ten, ohne die Veränderungen im vollständigenNetzwerk gleichzeitig abzubilden. Im Gegen-satz zu den etablierten Methoden, eröffnenRPPAs im Mikroformat die Möglichkeit gleich-zeitig mehrere Proteine und deren posttransla-tionale Modifizierungen zu erfassen [2]. Zudemerfolgen RPPA-basierende quantitative Bestim-mungen mit höherer Sensitivität und größeremVertrauensbereich und eröffnen somit eineneue Dimension in der experimentellen Biolo-gie. Diese Plattform ist daher von großerBedeutung für die Systembiologie.

Mit Hilfe von geeigneten Antikörpern wer-den auf dem Mikroarray immobilisierte Zellly-sate auf die Präsenz eines spezifischen Pro-teins, ggf. auch auf deren charakteristischeposttranslationale Modifizierungen hin, unter-sucht. Proben werden in einer mehrstufigen

Verdünnung aufgetragen, da die Signale ausverschiedenen Proben nur mit einander vergli-chen werden können, wenn ein linearer Zusam-menhang zwischen Probenmenge und Signal-intensität besteht. Auf diese Weise können dierelativen Expressionsraten der untersuchtenProteine ermittelt werden. Neben der Quantifi-zierung von Proteinen ist es auch wichtig, denMessfehler zu bestimmen, um die Daten inmathematischen Modellen verwenden zu kön-nen und im Bereich der Systembiologie einzu-setzen. Dies wird mit Hilfe der Dotierung vonZelllysaten mit definierten Mengen an rekom-binanten Proteinen durchgeführt. Die quantita-tive Analyse der Proteinexpression, sowie diezeitaufgelöste Messung von posttranslationa-len Veränderungen (z.B. Phosphorylierung vonKinasen) werden zusammen mit der kombina-torischen RNAi Strategie einen wesentlichenBeitrag zur Ermittlung von Quervernetzungeninnerhalb komplexer Proteinnetzwerke liefern.

Modellierung biologischer NetzwerkeDie quantitativen Daten aus dem kombi-

natorischen Ansatz von siRNA-Experimentenund RPPAs erlauben die Formulierung von Fra-gestellungen und testbaren Hypothesen, diemit Hilfe statistischer Verfahren beantwortenwerden können, z.B. welche Quervernetzungenvon Signalwegen eine Rolle für die Tumorpro-gression spielen. Die Analyse der Daten unter-gliedert sich in verschiedene Bausteine:1. Statistische Auswertung der Primärdaten.

Die Auswertungsschritte untergliedern sichin Qualitätskontrolle, Normalisierung derDaten, und die Ableitung von Expressions-stärken mit Fehlerraten.

2. Visualisierung der Ergebnisse. Visualisierungist ein wichtiges Mittel der explorativenDatenanalyse und eignet sich hervorragendals Grundlage für Diskussion zwischen Bio-medizinern und mathematischen Modellie-rern, sowie zur Hypothesengenerierung.

3. Netzwerkanalyse. Das Ziel der Netzwerkana-lyse ist, zu einer Arbeitshypothese über dieEntartungsmechanismen zu gelangen. Hierzuwerden die experimentellen Ergebnisse aufschon beschriebene Netzwerke (z.B. KEGG,Ingenuity Netzwerke) abgebildet. Das resul-tierende Verständnis der wesentlichen Eigen-schaften des Netzwerks wird verwendet, umvereinfachte quantitative oder qualitativeModelle aufzustellen, die im Idealfall prädik-tive mathematische Simulationen der Wir-kungsweise verschiedener kombinatorischerTherapien erlaubt. Hierzu verwenden wir der-zeit boolsche Netzwerke, welche eine qualita-tive Simulation der beschriebenen Prozesseund Vorhersage der Effekte von Interventio-nen erlaubt. Mittels dieser Prädiktionengelangen wir zu Arbeitshypothesen, welchedurch Folgeexperimente überprüft werden.

Anwendungen für biomedizinische FragestellungenUnter physiologischen Bedingungen ist die

Balance zwischen der Expression und der Akti-vität von Signalproteinen genauestens kontrol-liert. Bei der Entartung von Zellen sind dieseKontrollmechanismen außer Kraft gesetzt, undein Ungleichgewicht zwischen den Proteinenführt zur Entstehung und Progression vonTumoren. Insbesondere bei der Metastasierungund der Resistenzbildung gegen Therapeutikahaben diese Veränderungen fatale Folgen fürdie Krebs-Patienten.

Abb.1: Strategie zur Untersuchung der Zellzyklus Regulation bei Brustkrebs. Dieses Projekt beinhaltet eine enge

Zusammenarbeit zwischen der SMP Cell, des EP Entwicklung Quantitativer Proteinarrays durch Detektion mittels

Nahe-Infraroter (NIR) Nanokristalle, der SMP RNA und der SMP Bioinformatik im NGFN.

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1. Veränderte Mechanismen der Signaltrans-duktion bei der Metastasierung. Die Fähig-keit von Krebszellen in umgebendes Gewebeeinzuwandern, ist eine essentielle Eigen-schaft maligner Tumore und resultiert imWesentlichen aus Veränderungen in ver-schiedenen Signaltransduktionswegen. DieSignaltransduktion, die bei der Invasivitätvon Zellen eine Rolle spielt, lässt sich in dreiHauptsignalwege einteilen: Das Integrin-System, die Signaltransduktion mittels RhoGTPasen und das Wachstumsfaktor-System.Auch wenn diese Signalwege sich wesentlichvoneinander unterscheiden, wirkt währendder Entwicklung eines malignen Phänotypeskeiner von ihnen unabhängig.Vielmehr gibt esQuervernetzungen, die gegenseitige Beein-flussungen erlauben, jedoch sind die genauenZusammenhänge bisher nicht untersucht.

2. Untersuchungen zu Bypass-Mechanismenbei der Resistenzbildung in der Brustkrebs-Therapie. Trotz großer Fortschritte in derBehandlung von Brustkrebs-Patientinnen,führen in vielen Fällen intrinsische odererworbene Resistenzen gegen verfügbareTherapeutika zum Tod. Die Ursache liegtnach heutigen Erkenntnissen in dem kom-plexen Netzwerk von Proteinen, die eine

Regulation der Zellproliferation über die Ak-tivierung des Östrogen-Rezeptors (ER) steu-ern und einen Bypass nach der Inhibition desÖstrogenrezeptors durch Anti-Östrogeneerlauben. Bisherige in vitro Studien habenumfangreiche molekulare Mechanismen zurZellzyklus- und Transkriptionsregulation inBrustepithelzellen aufklären können. Jedochist es bis jetzt nicht gelungen, systematischeZusammenhänge zwischen verschiedenenregulatorischen Prozessen zu beschreiben,um diese für die Entwicklung neuer Therapi-en zu nutzen.

AusblickSystembiologische Ansätze zur Protein-

netzwerkanalyse eröffnen einen neuen Hori-zont für die Entwicklung kombinatorischer The-rapien gegen Krebs. Die interdisziplinäre Zu-sammenarbeit zwischen der der SMP Cell, derSMP RNA, dem EP Entwicklung QuantitativerProteinarrays durch Detektion mittels Nahe-Infraroter (NIR) Nanokristalle und der SMPBioinformatik im Nationalen Genomfor-schungsnetz (NGFN) ergibt eine geeigneteStruktur, um ein systembiologisches Verständ-nis der Mechanismen und Zusammenhänge inder Krebsentstehung und Progression zu erlan-

gen. Durch die verstärkte Einbindung klinischerExpertisen sollen zukünftig auch prospektiveStudien ermöglicht werden.

Referenzen1. Sahin, O., Lobke, C., Korf, U., Appelhans, H., Sult-

mann, H., Poustka, A., Wiemann, S., and Arlt, D.

(2007). Combinatorial RNAi for quantitative protein

network analysis. Proc Natl Acad Sci U S A 104,

6579-6584.

2. Loebke, C., Sueltmann, H., Schmidt, C., Henjes, F.,

Wiemann, S., Poustka, A., and Korf, U. (2007).

Infrared-based protein detection arrays for quanti-

tative proteomics. Proteomics 7, 558-564.

KontaktDr. Dorit ArltAbteilung Molekulare GenomanalyseDeutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) in der Helmholtz-GemeinschaftE-Mail: d.arlt@dkfz.de

Glossar

Metastasierung Prozess der Absied-lung von Zellen eines Tumors in andereOrgane. Die Verbreitung im Körpererfolgt über das Blut- oder Lymph-system.

Signaltransduktion Übertragung vonInformationen innerhalb einer Zelle.Die Signaltransduktion spielt einewichtige Rolle bei der Aktivierung oderInhibierung von zellulären Funktionen,wie z.B. der Zelldifferenzierung undZellproliferation.

invasive Kapazität das Vermögeneines Tumors oder von Teilen einesTumors (Zellen oder Zellverbände) inbenachbarte Gewebe oder Organe einzudringen.

boolesche Netzwerke bestehen auseinem Satz an Variablen, deren Status(z.B. an oder aus, wahr oder falsch)durch boolesche Regeln (z.B. und/oder-Verknüpfungen) beeinflusst werden.Sie werden verwendet, um zeitaufge-löst logische Abläufe oder Schaltdia-gramme zu beschreiben.

Abb. 2: Proteine verschiedener biologischer Prozesse beeinflussen die Zellzyklus Regulation in Brustepithelzellen.

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Was bedeutet Integration von Daten in eine Plattform?Innerhalb von Forschungsnetzen wie dem

NGFN werden an verschiedenen Standorteneine Vielzahl von unterschiedlichen klinischenund molekularen Daten generiert und erfasst.Eine Datenintegrationslösung vereinheitlichtdie Repräsentanz von Daten und ermöglichtden Zugriff von Anwendungen auf die Daten-bereiche. Die Zusammenführung in eine Daten-struktur vereinfacht die einheitliche Interpreta-tion der Daten auf Grund der kohärenten Se-mantik. Datenintegration in eine Plattform um-fasst dementsprechend drei Schwerpunkte: dieSchaffung einer übergreifenden Datenstruktur,die Transformation sowie das Zusammenführender Daten in diese einheitliche Struktur und diePräsentation der Daten über Schnittstellen undAnwendungen.

Wo liegt der Nutzen von Datenintegrationslösungen für wissenschaftliche Netze wie dem NGFN?Die Schaffung eines komplexen Datensche-

mas als formales Modell und Realisierung desSchemas in einer Datenplattform ermöglicht dieeffektive Überführung und Abbildung von hete-rogenen Datentypen in eine zentrale Datenbank.Eine von einem Gesamtkonzept entkoppelte,dezentrale Datenhaltung bedeutet einen hohenpersonellen und finanziellen Aufwand. Jeder For-schungsstandort müsste eine den entsprechen-den wissenschaftlichen Anforderungen gemäßeDatenstruktur schaffen, Applikation entwickelnund einbinden. Selbst bei Übernahme von kom-merziellen oder Open Source Lösungen sind imRegelfall umfangreiche Anpassungen durchzu-führen, bevor die Anwender einen Nutzen ziehenkönnen. Innerhalb krankheitsbezogener NGFN-Projekte erfordern lokale Datenbanklösungenmit patientennahen Daten jeweils eigene Daten-schutzkonzepte. Insgesamt muss ein hoher Auf-wand betrieben werden, um eine dauerhafteund nicht nur aus der Not geborene Ad-hoc-Lösung zu installieren.

Der wesentliche wissenschaftliche Vorteileiner Integrationslösung wird bei einer syste-mischen Betrachtungsweise sichtbar. Im NGFNerzielte Ergebnisse können in einer Plattformwie iCHIP zusammengefasst und über Anwen-dungen direkt in ihrer Gesamtheit abgerufenwerden. Nur wenn die Daten gemeinsamzugänglich sind, können sie auch inte-grativ verwertet werden. Neue Resultatekönnen auf Grund von umfassenderen Analy-sen in Bioinformatik und Biostatistik gewonnenwerden, ohne nur auf einen Standort be-schränkt zu sein. Innerhalb der Studien imNGFN ist oft die Fallzahl zu gering, um kom-plexe Klassifikationen statistisch abgesichertbestimmen zu können. Studienübergreifende

Abfragen der Ergebnisse können die Steige-rung der Fallgröße über eine kritische Schwelleermöglichen.

Die iCHIP-Datenintegrations-projekte innerhalb des NGFNBereits seit der ersten Förderphase des

NGFN wird iCHIP (integration Center of HighthroughPut experiments) als Datenbank für kli-nische Netzwerke des NGFN genutzt. Ziel in derersten Phase bis 2005 war die Bereitstellungeiner Plattform für die netzwerkinterne Spei-cherung und Präsentation der im jeweiligenForschungsverbund generierten Daten. So sindverschiedene Installationen an mehreren Stan-dorten entstanden, die innerhalb der zweiten

iCHIP: Plattform für NGFN DatenintegrationChristian Lawerenz, Jürgen Eils, Roland Eils

Abb.: Schematische Darstellung der Datenerhebungsprozesse (links) und Verwertung (rechts) mit iCHIP als

Integrationsplattform. Der Experimentator übermittelt experimentelle Daten, der behandelnde Mediziner

klinische Informationen, die für spätere Analysen relevant sein können. Nur die für die Auswertung notwendigen

klinischen Daten (freigestellter Bereich) sind im Zugriff der weiteren Forscher. Sie greifen (Kreise) entsprechend

ihrer Projektrechte auf die Experimente, klinische Daten und Ergebnisse der übergreifenden Analysen,

z.B. Beschreibung funktionaler Netze zu.

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NGFN-Förderungsphase in eine umfassendeIntegrationsplattform überführt worden sind.

Ziel dieser zentralen Datenbankplattformist die Zusammenführung und die Repräsenta-tion von verschiedenen Studien und unter-schiedlichen Datenarten auch für Abfragenüber Studiengrenzen hinweg. Innerhalb deriCHIP Plattform werden unterschiedliche Da-tentypen verwaltet, die den verschiedenenMatrixCGH-, Microarray-, Proteomics- undRNAi-Experimenten angelehnt sind. Es wurdenKooperationen mit NGFN2-Partnern eingegan-gen, um eine möglichst umfassende Internet-Plattform etablieren zu können. Für die klini-schen Krankheitsnetze Neuroblastom, Gliomeund Herz/Kreislauf sowie für mehrere Systema-tisch-Methodische Plattformen (SMPs) mit denForschungsschwerpunkten RNAi, DNA und Bio-informatik wurde ein zentraler Integrations-knoten am Deutschen Krebsforschungszentrumgeschaffen. Die Forschungsergebnisse mitzugrunde liegenden experimentellen und klini-schen Daten für verschiedene Krankheitsentitä-ten wie Gliome, Leukämien, Neuroblastom,Wilmstumore, Pankreaskarzinome, Brustkrebs,Epilepsie und Herzkreislauferkrankungen sindin iCHIP zusammengefasst worden.

Die für alle iCHIP-Komponenten imple-mentierte SSL-Verschlüsselung ermöglicht diesichere Übertragung von Information über das

Web. Je nach Benutzerkreis sind unterschiedli-che Zugriffsberechtigungen vergeben. Die anden jeweiligen Projekten beteiligten Wissen-schaftler aus dem NGFN stellen ihre Daten inden zunächst geschützten Bereich der Platt-form. Nach Validierung der Daten werden dieseden Kooperationspartnern des Netzes zur Ver-fügung gestellt. Nach entsprechender Publika-tion und Freigabe durch die Projektleiter hatder Nutzer im NGFN und, nach weiterer Freiga-be, der interessierte Anwender weltweit lesen-den Zugriff auf die publizierten Datenbereiche.Eine valide NGFN-Plattform für Hochdurchsatz-daten wie iCHIP muß auf Grund des Schutzesder Dateneignerschaft und des Datenschutzesaufwändige Konzepte für feinabgestimmteBenutzerkennungsverfahren und Vergabe vonRechten auf sensible Dateninhalte und Daten-bereiche umsetzen.

Im Folgenden werden die Datenbereiche aufge-führt, anhand derer die Anforderungen an einezentrale Integrationsplattform im Bereich trans-lationaler Forschung deutlich werden sollen.

Klinische Daten in iCHIPFür die nachhaltige Verwendung der in den

klinischen Forschungsnetzen des NGFN gene-rierten Daten ist die eindeutige und ausrei-

chende Annotation der Experimente von ent-scheidender Bedeutung. Hierzu gehören die kli-nischen Beschreibungen, die in den Untersu-chungen der Patienten erfasst worden sind, umdie Diagnose und angewandte Therapie zu spe-zifizieren, den Schweregrad der Erkrankungund die klinische Prognose zu beschreiben. VonBedeutung ist hierbei nicht die Fülle von medi-zinischen Daten, die während der Untersu-chung und Behandlung von Patienten anfallen,sondern nur der Extrakt an charakteristischenMerkmalen. Je nach Krankheit unterscheidensich die für die jeweilige Spezifikation notwen-digen Beschreibungen sowohl im Umfang alsauch in der Ausprägung. In Zusammenarbeitmit den Klinikern sind die krankheitsspezifi-schen Merkmale der beteiligten klinischenNetzwerke in iCHIP integriert worden. Im Rah-men der Qualitätsmanagement-Arbeitsgruppe„Klinik, Datenmanagement und –analyse“ desNGFN wurden in den letzten drei Jahren allge-meine Annotationsrichtlinien definiert. Alle iniCHIP abgebildeten Studien haben eine ge-meinsame grundlegende klinische Spezifikati-on. Diese sind für die Nutzer abrufbar undzusammen mit den entsprechenden Hoch-durchsatzdaten der Experimente auch analy-sierbar und verwertbar. Integration bedeutethier nicht nur ein gemeinsames Repositoriummit Abfragetools für die einzelnen Studien, son-

Glossar

Annotation hier – zusätzliche Beschrei-bungen, um Experimente eindeutig undnachvollziehbar zu erläutern

CRIP zentrale Plattform für Gewebe-informationen am Fraunhofer-IBMT

DKFZ Deutsches Krebsforschungs-zentrum

EBI das European Bioinformatics Insti-tute ist ein europäisches Zentrum für dieBioinformatik. Es ist Teil des EuropeanMolecular Biology Laboratory (EMBL)

GSF Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit

Heuristik hier – Strategien, die durcherste Annahmen zu vorläufigen Lösun-gen führen. Diese werden dann durchweitere Methoden optimiert

iCHIP das integration Center of HIghthroughPut experiments ist eine integra-tive Plattform für Hochdurchsatzexperi-mente und klinische Informationen amDKFZ

Meta-Analysen zusammenfassendeAnalysen auf Grund von experimentellenErgebnissen aus unterschiedlichen Studien

Phänotypen hier – sind die mittels Be-obachtung oder mathematischer Verfah-ren bestimmbaren Merkmale einer Zelle

PRIDE die PRoteomics IDEntificationsdatabase ist eine Datenbankplattform für die Bestimmung von Proteinen undPeptiden am EBI

Fraunhofer-IBMT Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik

SBML die Systems Biology Markup Language ist ein XML-Datenaustausch-format zur Abbildung von bioche-mischen Modellen

Semantik Lehre, die sich mit der Bedeu-tung von sprachlichen Zeichen und Zei-chenketten befasst

XML Die Extensible Markup Languagedient zum Austausch von hierarchisch organisierten Daten

XMLSchema definiert und strukturiertentsprechend fachbezogener Anforde-rungen die XML-Dateien, empfohlen durch das World Wide Web Consortium(W3C)

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dern ermöglicht studienübergreifende Meta-Analysen auf Grund des etablierten allgemei-nen Parametersatzes, der die minimalen Anfor-derungen an die Annotation von NGFN Studiendefiniert. Komplexere klinische Klassifizierun-gen sind nun durch die standardisierten undumfangreichen Annotationen möglich. Die kli-nischen Beschreibungen wurden innerhalb derQualitätsmanagement-AG in einem NGFNXML-Austauschformat etabliert. Als qualitäts-sichernde Maßnahme können übertragene kli-nische NGFN-Daten direkt gegen das ent-wickelte XMLSchema validiert werden.

Da es sich bei diesen Daten auch um pati-entennahe Information handelt, sind die Pati-entenrechte zu beachten. Die bestehendenDatenschutzvorgaben, z.B. Pseudonymisie-rungsregeln, sind in iCHIP umgesetzt worden.Zurzeit werden weitere Datenschutzempfeh-lungen und Regeln auf nationaler und europäi-scher Ebene entwickelt. In Zusammenarbeit mitder Telematikplattform für Medizinische For-schungsnetze (TMF e. V.) und mit den zuständi-gen Ethikkommissionen werden die erarbeitenKonzepte in iCHIP miteinbezogen.

Standardisierte experimentelle Daten in iCHIPDie vorgehaltenen Daten in iCHIP dienen

letztlich nicht nur den Wissenschaftlern der For-schergruppen, die die Daten generieren, son-dern nach Freigabe der Daten auch allgemeinder Wissenschaft. Damit die Daten außerhalbdes jeweiligen Forschungsnetzes nachvollzieh-bar und verwertbar bleiben, werden Mindest-anforderungen für die Beschreibung der Studi-en innerhalb von iCHIP eingefordert. Verglei-chende Analysen über Studiengrenzen hinwegsind ohne eindeutige und ausreichende Be-schreibung kaum möglich. Es werden die not-wendigen und experimentellen Beschreibun-gen integriert und die Protokolle aufgenom-men, die durchgeführte Methoden und Verfah-rensabläufe beschreiben. Im NGFN liegen Pro-tokolle in Form von Standard Operating Proce-dures (SOPs) vor, die auch im Rahmen der Qua-litätsmanagement-AG definiert worden sindund innerhalb des Intranets für unterschiedli-che Forschungsgebiete vorliegen. Neben klini-schen Spezifikationen und SOPs für Behand-lung von Proben und experimentelle Verfahrenwurden die zur Beschreibung von molekular-biolgischen Experimenten schon etablierteninternationalen Standards innerhalb von iCHIPabgebildet. So ist zur Steigerung der Daten-qualität im Bereich von Genexpressionsanaly-

sen der Standard „Minimum Information Abouta Microarray Experiment“ (MIAME) integriertworden. Für die Expressions-Profiling Studienwurde MAGE_ML und für Massenspektrome-trie Experimente das mzDATA-Format als Aus-tauschformat festgelegt. Die Spezifikationenzur Beschreibung von zellulären Funktions-Assays (MIACA – Minimum Information Abouta Cellular Assay, Stefan Wiemann, DKFZ Hei-delberg) werden in einem zukünftigen Projektin iCHIP integriert, um zelluläre Funktions-Assays zu beschreiben. Durch die vorgenom-mene Adaption dieser internationalen Aus-tauschformate und des neuen NGFN XML-Aus-tauschformates für klinische Spezifikation iniCHIP ist der valide Transfer der Studiendatenauch zu anderen standardisierten Plattformen,z.B. Arrayexpress (EBI), PRIDE (EBI), CRIP(Fraunhofer IBMT) oder epidemiologischenNGFN Datenbanken (GSF) ermöglicht.

Vergleichende Analyse und quantitative VerwertungIn iCHIP sind die komplexen Datentypen

der Hochdurchsatzexperimente wie Massen-spektrometriedaten, Microarrays, Real-Time-PCRs, ArrayCGH und umfangreiche klinische,chemische Patienten- und Probendaten aufge-nommen worden. Für zelluläre Assays sind iniCHIP insgesamt 30 Terrabyte an mikroskopi-schen Bilddaten integriert, die die Zellverände-rungen auf Grund von RNA-Interferenzen(RNAi) in zeitlicher Abfolge dokumentieren.

Die Ergebnisse der unterschiedlichenExperimente können qualitativ miteinanderverglichen werden. Die Funktionen der durchdie Analysen von Microarray-Hybridisierungenbestimmten differentiell exprimierten Geneoder Gengruppen können mit den funktionel-len und räumlichen RNAi-Bilddaten und denPhänotypen verglichen werden. Diese sindmanuell und über automatische Bilderken-nungsverfahren bestimmt worden. Krankheits-relevante Zielgene und deren Aktivität könnenmit den Ergebnissen der Identifizierung undBestimmung des Proteingehaltes mittels Mas-senspektrometrie, Gelelektrophorese und RT-PCR auf Übereinstimmung geprüft werden.

Auf Grund der integrativen Datenreprä-sentanz können Metaanalysen betrieben wer-den, um die unterschiedlichen Hochdurchsatz-daten aus verschiedenen Studien mit quantita-tiven Mitteln zu verbinden. Die Erhöhung derStudienzahl durch das Zusammenfassen vonPrimäruntersuchungen kann auch ohne zusätz-liche teuere Studien zu genaueren Analyseer-

gebnissen führen. Die durchgesetzte hohe Qua-lität der klinischen Beschreibungen und experi-mentellen Daten in iCHIP ist notwendig, um dieWertigkeit der Ergebnisse aus den Meta-Analy-sen steigern.

AusblickDie neuen NGFN-Ausschreibungen für For-

schungsvorhaben beschreiben die Notwendig-keit, konkrete Beiträge zur systematischen Aus-wertung von molekularbiologischen Experi-menten zu liefern, die dem Verständnis vonmolekular bedingten Krankheiten dienen undum einen deutlichen Fortschritt in Diagnoseund Therapie zu bewirken. Die identifiziertenkrankheitsassoziierten Gene und Proteinen sol-len dabei im Kontext molekularer Netzwerkeund Funktionskomplexe betrachtet werden.Diese Fragestellung ist nur in einem überge-ordneten Kontext zu lösen. Die Beteiligung vonunterschiedlichen Disziplinen aus den Berei-chen der Biologie, Medizin, Chemie, Informatikund Mathematik ist notwendig, um die kom-plexen Abläufe innerhalb von Organismen zuverstehen und abbilden zu können. Innerhalbder Systembiologie bilden mathematischeModelle die statischen und dynamischen zel-lulären Prozesse ab. Modelle werden mit Hilfevon Heuristiken und Computersimulationenneu erstellt und geändert. Durch biologischeExperimenten werden sie validiert und könnendurch diese Form der Rückkoppelung weiterverbessert werden.

Durch die beispielhafte Bündelung vonForschungsaktivitäten und die interdisziplinäreVerwendung von Daten in einem integrativenAnsatz können die grundlegenden krankheits-beeinflussenden physiologischen Prozesse ver-standen werden. Es gibt gegenwärtig keinSystem, das als zentrale Plattform für sämtlicheForschungsdaten dienen kann und alle For-schungsaktivitäten unterstützt. Die zukünftigeHerangehensweise besteht darin, die vorhan-denen und in speziellen Bereichen etabliertenIT-Lösungen in einem umfassenden Ansatz zunutzen. Biologische Wissensbanken (Knowled-ge Bases) mit den Extrakten aus den Gen- undProteindatenbanken bieten ausgereifte Lösun-gen für die Beschaffung, Verifizierung, und Ver-teilung von Information über die molekularenBausteine. Modelle stehen in Form von Daten-austauschformaten wie SBML zur Verfügungund können plattformübergreifend mit stan-dardisierter Simulationssoftware genutzt wer-den. Innerhalb der iCHIP Struktur sind diewesentlichen klinischen Spezifika unterschied-

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licher Krankheitsentitäten aufgenommen wor-den. Es liegt (a) ein Pool an unterschiedlichenHochdurchsatzdaten aus den Bereichen desGenoms, Proteoms, Metaboloms und Trans-kriptoms sowie (b) eine umfangreiche Bildda-tensammlung aus RNAi-Experimenten vor, diein den zukünftigen Forschungsverbünden ge-winnbringend genutzt werden können. Um-fangreiche klinische Spezifikationen und expe-rimentelle Daten sind aus iCHIP über definierteSchnittstellen abrufbar. Der automatisierte Aus-tausch via XML-basierter Web Services wirdinnerhalb der Applikationen realisiert werden.Die Interaktion mit externen Datenquellen wirdermöglicht, ohne die jeweilige Programm- undDatenstruktur zu kennen und einbinden zumüssen. Dies ist eine grundlegende Vorausset-zung für eine nahtlose Überführung der grund-

lagenorientierten Daten und Methoden ausNGFN2 in eine klinisch orientierte Forschung inder nächsten Förderphase NGFN+.

Web-Referenzen· http://www.ngfn.de: NGFN-Webseiten

· http://www.tmf-ev.de:Telematik-Plattform der

Medizinischen Forschungsnetze e.V.

· http://www.ichip.de: iCHIP-Plattform

· http://www.mged.org/Workgroups/MIAME

Standard zur Beschreibung von Microarray-

Experimenten

· http://miaca.sf.net: MIACA Standard zur Beschrei-

bung von Experimenten mit zellulären Analysen

· http://www.sbml.org: Format für Modelle, die

biochemische Reaktionsnetzwerke beschreiben

· http://www.psidev.info/: Initiative für Standards

in der Proteomforschung

Literatur-Referenzen· J. Eils, C. Lawerenz, K. Astrahantseff, M. Ginkel,

and R. Eils. Databases for Systems Biology.

In A. Kriete and R. Eils, editors, Computational

Systems Biology. 2005.

· P. Warnat, R. Eils, and B. Brors. Cross-platform

analysis of cancer microarray data improves gene

expression based classification of phenotypes.

BMC Bioinformatics, 6:265, 2005.

KontaktChristian LawerenzTheoretische BioinformatikDeutsches KrebsforschungszentrumE-Mail: c.lawerenz@dkfz.de

Medizinische Spitzenforschung profitiert nachwie vor von den Ideen einzelner brillanter Köpfe,kann aber heutzutage nur noch in interdiszi-plinären, zumeist auch überregionalen Ko-operationen erfolgreich durchgeführt werdenund international kompetitiv sein. Deshalb ha-ben sich in den vergangenen Jahren zunehmendmehr große Netzwerke gebildet, in denenführende Forschungs- und Versorgungseinrich-tungen in Deutschland zusammenarbeiten. DiePlanung, Organisation und Durchführung medi-zinischer Forschungsprojekte an verteiltenStandorten bringt neue Herausforderungen mitsich, die von der jeweiligen klinischen Frage-stellung und Forschungsrichtung häufig unab-hängig sind. Auf Initiative des Bundesministeri-ums für Bildung und Forschung (BMBF), dasauch einen Großteil der Forschungsnetzwerkefördert, haben sich medizinische Forschungsver-bünde deshalb im Dachverband TMF e.V. zusam-mengeschlossen. Ihr Ziel ist es, die organisatori-schen, rechtlichen und technologischen Proble-me vernetzter medizinischer Forschung gemein-sam zu identifizieren und zu lösen. Dies hilft Res-

sourcen im Bereich von Organisation und Infra-struktur für medizinische Forschung zu schonenund dient der Etablierung von übergreifendenStandards und Qualitätssicherungsmaßnahmen.

Über technologische Fragestellungen hinausDer ursprüngliche Langname der TMF –

Telematikplattform für Medizinische For-schungsnetze – weist noch auf ihre Herkunftaus einem sehr technisch geprägten Ansatz hin:Bei ihrer Gründung war die TMF zunächst vorallem auf Probleme der Kommunikation undDatenverarbeitung fokussiert. Mittlerweile hatsie sich jedoch zu einer breiten Plattform dervernetzten Forschung entwickelt, deren thema-tisches Spektrum weit über die rein technologi-schen Fragestellungen hinausweist.

Mitglieder in der TMF sind überregionaleNetzwerke und vernetzt arbeitende Einrichtun-gen der medizinischen Forschung. Hierzugehören unter anderem die Kompetenznetze inder Medizin, die Koordinierungszentren für Kli-nische Studien (KKS), das Nationale Genomfor-

schungsnetz (NGFN), einige Netzwerke für Sel-tene Erkrankungen, Psychotherapie-Netzwerkesowie Institutionen wie das Fraunhofer Institutfür Toxikologie und Experimentelle Medizin,das Institut für Klinische Chemie des Univer-sitätsklinikums Mannheim oder auch das Mu-koviszidose-Institut als von einer Selbsthilfeor-ganisation getragene Forschungsinstitution.

Fachliche Aktivitäten wandeln sichAus der Fülle an Anforderungen, denen

sich medizinische Verbundforschung stellenmuss, ergeben sich die thematischen Schwer-punkte der bisherigen Arbeit in der TMF:• rechtliche und ethische

Rahmenbedingungen,• Verzahnung zwischen Forschung

und Versorgung,• Standards und Terminologie,• Qualitätsmanagement für

wissenschaftsgetriebene Studien sowie• IT-Infrastruktur für klinische Forschung.

TMF – Ein Netz für NetzeVernetzte medizinische Forschung: Austausch fördern, Rahmenbedingungen und Infrastruktur verbessern

Antje Schütt

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Abb. 1: Die Infrastrukturprojekte der TMF bilden verschiedene, aufeinander aufbauende Prozessphasen ab.

In dem Maße wie sich die Mitgliederstruk-tur der TMF verbreitert und wie sich die Anfor-derungen mit der Entwicklung der Forschungund der technischen Möglichkeiten verändern,sind auch die fachlichen Aktivitäten der TMF ineinem ständigen Wandel begriffen. So ist erstjüngst das Thema „molekulare Medizin“ in dasTätigkeitsspektrum aufgenommen worden. Hier-bei steht als neuer Schnittstellenbereich die Ver-besserung der Verzahnung von molekularer,grundlagenwissenschaftlicher Forschung mit derklinischen Forschung am Patienten im Fokus.

Community-PlattformDie inhaltliche Arbeit der TMF wird maß-

geblich aus der Mitgliedschaft getragen: In ver-schiedenen thematischen Arbeitsgruppen tau-schen sich die Forscher aus, identifizieren we-sentliche Fragestellungen, zu denen gemein-sam Lösungen erarbeitet werden sollen, initiie-ren entsprechende Projekte und begleiten ihreDurchführung sowie schließlich die Umsetzungder Ergebnisse. Dabei werden sie fachlich undorganisatorisch von der TMF-Geschäftsstelleunterstützt. Der ganze Prozess wird durcheinen aus der Mitgliedschaft gewählten Vor-stand gesteuert.

Die Projekte in der TMF sind drei unter-schiedlichen und letztlich aufeinander aufbau-enden Prozessphasen zuzuordnen: So werdenGutachten und Analysen zu den technischen,organisatorischen und rechtlichen Rahmenbe-dingungen für vernetzte medizinische For-schung erstellt sowie Konzepte und Pflichten-hefte für Lösungen erarbeitet, um schließlichTools und Services für die Forschung verfügbarmachen zu können. Dieser gesamte Prozess ist

sehr zeitaufwändig und erfordert eine intensi-ve und nachhaltige Koordinierung von Expertenaus unterschiedlichen Bereichen. (Abb. 1)

Beispiel Gutachten zu BiobankenBiobanken – also Einrichtungen, die Pro-

ben menschlicher Körpersubstanzen (Zellen,Gewebe, Blut, Organe) oder Anteile davon(Serum, DNA) sammeln und diese gemeinsammit Daten der Spender in geeigneter Form fürForschungszwecke zur Verfügung stellen –haben sich zu einem zentralen Bestandteil derbiomedizinischen Forschung entwickelt. Vordem Hintergrund der neuen und sich weiterentwickelnden Möglichkeiten zur genetischenAnalyse gewinnen Fragen zu rechtlichen undorganisatorischen Rahmenbedingungen vonBiobanken heute eine neue Qualität. EineBesonderheit von Biomaterialien besteht darin,dass sie auch unabhängig von der ursprüngli-chen, zum Zeitpunkt ihrer Gewinnung verfolg-ten Fragestellung retrospektiv sinnvoll analy-siert werden können. Sammlungen, die mitmedizinischen und soziologischen Daten ver-knüpft sind, haben daher einen enormen Wertfür die biomedizinische Forschung. Ihre Bedeu-tung steigt mit der Anzahl und Qualität ihrerProben und dem Umfang der damit verknüpf-ten Daten.

Im Rahmen eines umfangreichen Projektesin der TMF ist unter anderem ein Rechtsgut-achten erstellt worden. In diesem werden Pro-blemfelder erörtert wie die Frage der Träger-schaft und der geeigneten Rechtsform von Bio-banken, Eigentumsrechte an den Proben, Ver-antwortlichkeiten und Haftungsfragen, Fragen

zu Fortbestand, Verwertung und Rechtsnach-folge einer Biobank oder auch verschiedene As-pekte der Materialgewinnung und -nutzungsowie der Weitergabe von Materialien. DasRechtsgutachten ist in der TMF-Schriftenreihepubliziert worden, die Ergebnisse aus den Pro-jekten für eine breitere Fachöffentlichkeit ver-fügbar macht. Ergänzend zum Buch stehenMusterverträge zur Verfügung, die beim Aufbauund Betrieb einer Biobank konkrete Unterstüt-zung bieten können. Aufbauend auf demRechtsgutachten wurden im Rahmen des Bio-banken-Projektes Modelle für technisch-orga-nisatorische Abläufe beschrieben, die auch dieDatenschutzkonzepte der TMF berücksichtigen.

Beispiel DatenschutzkonzepteDie Analyse der bestehenden rechtlichen

und ethischen Rahmenbedingungen für die ver-netzte medizinische Forschung durch die Erstel-lung von Gutachten und die Abstimmung vonLösungsvorschlägen mit den zuständigen na-tionalen Institutionen gehörte von Anfang anzu den Kernaufgaben der TMF. So wurdenbereits in den ersten Jahren ihres Bestehensgenerische Datenschutzkonzepte für die For-schungsnetze erarbeitet und mit den Daten-schutzbeauftragten aller Länder und des Bun-des abgestimmt. Für jedes einzelne For-schungsnetzwerk kann das Konzept spezifiziertund verfeinert werden. Dabei steht die Arbeits-gruppe Datenschutz der TMF den Forschernberatend zur Seite.

Eine Reihe von Forschungsverbünden hatdiese Konzepte bereits für ihre Forschungsvor-haben umgesetzt. Der Konsensprozess mit den

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Datenschutzbeauftragten, der zu einer Verstän-digung auf gemeinsame Sprach- und Vorstel-lungswelten geführt hat, wirkte sich dabeipositiv aus: Es konnte eine deutliche Verkür-zung und Verschlankung der Genehmigungs-verfahren erreicht werden, was sowohl auf Sei-ten der Forscher als auch auf der Seite derDatenschutzbeauftragten zu einer Reduzierungdes Arbeitsaufwands geführt hat. Basierend aufden Konzepten sind in der TMF Software-Kom-ponenten entwickelt worden, mit denen bei-spielsweise die geforderte doppelte Verschlüs-selung der medizinischen Daten beim Aus-tausch zwischen verschiedenen Institutionentechnisch umgesetzt werden kann.

Beispiel Softwarefür die Meldung von NebenwirkungenAls Beispiel für die Entwicklung eines Ser-

vices zur Unterstützung der Forscher mag diezentrale Bereitstellung betriebsbereiter Soft-ware zum Management von schwerwiegendenNebenwirkungsmeldungen in klinischen Studi-en (SAE-Management) dienen. Im Rahmeneines TMF-Projektes war hierzu eine Marktre-cherche durchgeführt und ein Lasten- undPflichtenheft erstellt worden. Es wurden ver-schiedene Szenarien für die gemeinsame An-schaffung oder Nutzung einer SAE-Software dar-gestellt und eine Empfehlung ausgesprochen.

Auf dieser Basis konnte die TMF zentralmit einem Softwarehersteller einen Lizenz- undHostingvertrag aushandeln, der besondereLizenzbedingungen für TMF-Mitglieder vor-sieht. Parallel dazu wurde ein passender Part-ner für das zentrale Hosting der Software aus-gesucht, mit dem dann zusammen ein umfas-sendes Betriebs- und Sicherheitskonzept ent-wickelt wurde. Der Betrieb wurde im Herbst2006 aufgenommen. Die Software wird derzeitvon rund 25 Forschungsnetzwerken genutzt –Tendenz steigend

Neues Themenfeld: Molekulare MedizinAuf Initiative aus dem NGFN ist 2006 eine

neue Arbeitsgruppe ‚Molekulare Medizin’ inder TMF auf den Weg gebracht worden. Mole-kulare Inhalte spielen in der modernen medizi-nischen Forschung eine zunehmend bedeutsa-mere Rolle, in gleichem Maße wachsen jedochauch die Infrastrukturprobleme, denen sich diemolekulare Medizin gerade im Kontext ver-netzter Forschung gegenüber sieht. Diese Her-

ausforderungen betreffen neben dem NGFNinsbesondere auch die krankheitsspezifischenForschungsnetzwerke. Die Lösung dieser Pro-bleme in der TMF als gemeinsamer Plattformbietet sich demnach an.

Molekulare Medizin lässt sich definierenals die Übersetzung wissenschaftlicher Er-kenntnisse zur molekularbiologischen Grundla-ge von Krankheiten in diagnostische, therapeu-tische oder präventive Anwendungen unterBeteiligung der entsprechenden akademi-schen, klinischen und industriellen Interessenund Expertisen. Dabei stellen sich verschiedeneHerausforderungen, beispielsweise hinsichtlichder Verknüpfung klinischer und hochdimensio-naler molekularer Daten, der Qualitätskontrol-le molekularer Daten, der Konzipierung innova-tiver Studienkonzepte, die den besonderen An-forderungen der molekularen Medizin Rech-nung tragen, oder auch hinsichtlich der beson-deren Datenschutzanforderungen im Zusam-menhang mit der Speicherung und Weitergabegenetischer Daten. Daneben gilt es insbeson-dere auch, die Ziele und Inhalte der molekula-ren Medizin an Öffentlichkeit, Fachwelt undPolitik zu kommunizieren sowie Verfahren zuentwickeln, wie molekularmedizinisches Wis-sen in der klinischen Praxis sachgerecht umge-setzt werden kann.

Fragen des Wissenstransfers und der Wis-sensvermittlung werden demnach eine wesent-liche Aufgaben der neuen Arbeitsgruppe sein,die am 14. Mai 2007 in Berlin mit ihrer erstenordentlichen Sitzung offiziell gestartet ist. DieGruppe wird sich unter anderem um dieKlärung spezifischer Rechtsproblematiken(intellectual property rights), die Entwicklungvon Kriterien für die Evidenzbewertung sowieum die Entwicklung von Leitfäden für die prak-tische Umsetzung molekularmedizinischenWissens mit Hinweisen zu rechtlichen Aspek-ten, möglichen Industriekontakten und Verwer-tungsaspekten kümmern. Dabei wird sie sehreng mit den anderen fachlichen Gremien in derTMF zusammenarbeiten, insbesondere mit denArbeitsgruppen Datenschutz und Biobanken.

Kommunikation mit der ÖffentlichkeitEine funktionierende und qualitativ hoch-

wertige Infrastruktur ist eine wesentliche Voraus-setzung für Spitzenforschung. Hauptziel der TMFist deshalb die Verbesserung der Organisation undInfrastruktur für die vernetzte medizinische For-schung. Hierzu ist es auch notwendig, die Inter-

essen der vernetzten medizinischen Forschunggegenüber anderen Institutionen zu bündeln.Gerade im Kontakt mit dem Gesetzgeber, denDatenschutzbeauftragten des Bundes und derLänder sowie den Ethikkommissionen kann dieTMF die Anforderungen der Forschung zentralkommunizieren und gemeinsam mit diesen Ein-richtungen neue Wege für die Forschung bereiten.Unter anderem deshalb legt die TMF großen Wertauf eine professionelle Öffentlichkeitsarbeit.

Auch auf der politischen Ebene ist die TMFals Dachorganisation der medizinischen For-schungsverbünde mittlerweile anerkannt. So hatdie TMF im Auftrag des Büros für Technikfolgen-abschätzung des Bundestages (TAB) ein umfang-reiches Gutachten zum Thema Biobanken erstellt,in das auch die Ergebnisse aus dem umfassendenTMF-Projekt zum gleichen Thema eingeflossensind. Dabei zeigte sich deutlich, dass die interdis-ziplinäre, stets praxisbezogene Arbeit der TMFgerne angenommen wird: Gutachten und Hand-lungsempfehlungen der TMF-Experten habenweitgehend Eingang in das Gesamtdokumentgefunden.

Referenzen· Weblink – TMF-Jahresbericht 2006:

http://www.tmf-ev.de/site/DE/int/Broschueren/

TMF-Jahresbericht-2006_final-reduz.pdf

· Reng M, Debold P, Specker C, Pommerening K:

Generische Lösungen für die Forschungsnetze

in der Medizin, Schriftenreihe der TMF – Bd. 1,

Berlin 2006.

· Simon JW, Paslack R, Robienski J, Goebel JW,

Krawczak M: Biomaterialbanken – Rechtliche

Rahmenbedingungen, Schriftenreihe der TMF –

Bd. 2, Berlin 2006.

· Harnischmacher U, Ihle P, Berger B, Goebel J,

Scheller J: Checkliste und Leitfaden zur Patien-

teneinwilligung, Schriftenreihe der TMF – Bd. 3,

Berlin 2006.

· Nonnemacher M, Weiland D, Stausberg J:

Datenqualität in der Medizinischen Forschung.

Leitlinie zum adaptiven Management von Daten-

qualität in Kohortenstudien und Registern,

Schriftenreihe der TMF – Bd. 4, Berlin 2007.

KontaktTMF e.V.Antje SchüttKommunikation & MitgliederbetreuungTel.: 030 / 31 01 19 56E-Mail: antje.schuett@tmf-ev.deInternet: www.tmf-ev.de

Forschung13

Genomanalyse von Escherichia coli Escherichia coli ist als kommensales Darm-

bakterium beim Menschen und vielen Tierenverbreitet. Zahlreiche E. coli-Varianten sind aberauch als Krankheitserreger bekannt. Diese Pa-thotypen können einerseits Darminfektionenauslösen (intestinal pathogene E. coli-Stämme,IPEC), andererseits verursachen extraintestinalpathogene E. coli-Stämme (ExPEC) Harnwegs-infektionen, Sepsis oder auch Neugeborenen-Meningitis. Verschiedene IPEC Pathotypen so-wie ExPEC spielen zudem in der Veterinärmedi-zin eine wichtige Rolle als Erreger von Nutz-tierinfektionen.

Insbesondere uropathogene E. coli-Varian-ten (UPEC) stellen eine wichtige Gruppe bakte-rieller Infektionserreger dar; nicht nur, weil80% aller unkomplizierten symptomatischenHarnwegsinfektionen, der häufigsten bakteriel-len Infektion in industrialisierten Ländern, vonE. coli verursacht werden, sondern auch weilUPEC inzwischen mit zu den häufigsten Erre-gern von im Krankenhaus erworbenen Infektio-nen zählen. Die Vielzahl der durch pathogene E.coli-Stämme hervorgerufenen klinischen Sym-ptome, die metabolische Vielseitigkeit dieserSpezies und das breite Wirtsspektrum legennahe, dass sich die jeweiligen Erreger zumin-dest phänotypisch, meist jedoch auch genoty-pisch, voneinander unterscheiden.

Grundsätzlich unterscheiden sich Genomepathogener Bakterien in ihrer generellen Archi-tektur nicht von Genomen apathogener Isola-te. Durch die Analyse von mittlerweile fast 500komplett vorliegenden Genomsequenzen weißman, dass die Mehrzahl prokaryotischer Geno-me aus einem sog. Kern-Genom sowie auseinem flexiblen Genpool bestehen. Zum Kern-genom zählen die Gene, die für essentielleFunktionen der Bakterienzelle kodieren. Unter-schiedliche Stämme einer Spezies können

durchaus in ihrem Gesamtgenom variieren, je-doch das Kerngenom ist i. d. R. bei allen Ver-tretern einer Spezies identisch oder sehr ähn-lich. Im Gegensatz dazu handelt es sich bei demflexiblen Genpool um DNA-Bereiche, die zwi-schen Stämmen einer Spezies, aber auch überSpezies-Grenzen hinaus ausgetauscht werdenkönnen. Über 30% des E. coli Genomes sinddem flexiblen Genpool zuzurechnen. Der fle-xible Genpool besteht u. a. aus Plasmiden, Bak-teriophagen und sog. „Genominseln“. Bei denGenominseln handelt es sich um DNA-Berei-che, die eine spezifische Architektur zeigen; siesind häufig in tRNA-Gene inseriert und tragenDeterminanten, deren Produkte für die Adapta-tion und Fitness, aber auch für die Pathogenitätder Mikroorganismen von Bedeutung sein kön-nen. IS-Elemente, Transposons sowie Integronssind weitere genetische Elemente, die dem fle-xiblen Genpool zuzurechnen sind.

Durch vergleichende Genomanalysen gibtes immer mehr Hinweise darauf, dass Gene,deren Produkte eine Rolle in der Infektion spie-len, oft zu Elementen des flexiblen Genpoolsgehören. Mit Hilfe der Pathogenomik ist es nunmöglich, die für die Pathogenese essentiellenGene aufzuspüren, Unterschiede zwischen ver-schiedenen Stämmen und Pathotypen heraus-zuarbeiten und so einen Beitrag zum Verständ-nis von Infektionsprozessen zu leisten. Darüberhinaus sind zahlreiche, von pathogenen Bakte-rien kodierte Genprodukte potentiell für tech-nologische Anwendungen interessant.

Genomvergleich uropathogener E. coli-IsolateFür extraintestinal pathogene E. coli-Stäm-

me fehlen eindeutig Pathotyp-spezifische, Viru-lenz-assoziierte Faktoren, die eine sichere Typi-sierung ermöglichen. Darüber hinaus werdeneinige Virulenz-assoziierte Faktoren der UPECsauch von kommensalen Varianten exprimiert.

Um die molekularen Mechanismen, die demunterschiedlichen Virulenzpotential verschie-dener UPEC-Stämme zugrunde liegen, näher zucharakterisieren, wurde die komplette Genom-sequenz des UPEC-Stammes 536 ermittelt undmit den verfügbaren Genomsequenzen desapathogenen E. coli K-12 Stammes MG1655und des UPEC Stammes CFT073 verglichen.Weiterhin wurde die Verbreitung von Genomin-seln in den Genomen der beiden UPEC Isolateverglichen, um bei beiden den Anteil des E. coliKerngenoms zu definieren und nach UPEC-spe-zifischen DNA-Sequenzen zu suchen. Innerhalbder Genome lassen sich Sequenzen gruppieren,die nur in uropathogenen Isolaten vorkommen,aber nicht im apathogenen E. coli K-12 StammMG1655. Die unterschiedlichen Genomgrößender beiden UPEC-Stämme resultieren im we-sentlichen aus der Anwesenheit von fünf Pro-phagen im Genom des Stammes CFT073, wo-hingegen nur ein Prophage im Genom desStammes 536 zu finden ist. Die Virulenz-rele-vanten Gene befinden sich bei beiden Stämmeninnerhalb fünf großer Pathogenitätsinseln(PAIs), die z. T. eine konservierte Struktur undeinen konservierten chromosomalen Integrati-onsort aufweisen (s. Abb. 1) und für so wichti-ge Pathogenitätseigenschaften, wie P-Fimbri-en, S-Fimbrien, alpha-Hämolysin, Eisenaufnah-mesysteme und die Kapsel kodieren. Obwohldie PAIs I536-V536 alle zur in vivo-Virulenz desStammes 536 beitragen, ist die Rolle der PAIsI536 und II536 dabei aufgrund der auf ihnenkodierten P-Fimbrien und alpha-Hämolysineam signifikantesten.

Der phänotypische Vergleich der Virulen-zeigenschaften der beiden UPEC-Stämme vordem Hintergrund des jeweiligen Genotyps zeig-te keine gravierenden Unterschiede hinsichtlichder Expression von Flagellen, alpha-Hämolysin,der Adhäsion und Invasion sowie der Biofilm-bildung. Ein genauer Vergleich der möglichen

E. coli Pathogenomik: Funktionale Genomforschung am Beispiel des uropathogenen Escherichia coli Isolates 536Elzbieta Brzuszkiewicz 1,2, Jean-Philippe Nougayrède 3, Eric Oswald 3,Carmen Buchrieser 4, Gerhard Gottschalk 2, Jörg Hacker 1, Ulrich Dobrindt 1

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Adhäsindeterminanten in beiden Genomen er-gab, daß sich zwar nicht deren Anzahl, aber derdurch diese kodierte Fimbrientyp signifikant beibeiden UPEC-Stämmen unterscheidet. Hin-sichtlich der Anzahl und Funktionalität vonEisenaufnahmesystemen und Autotransporter-proteinen existieren deutliche Unterschiede inbeiden Stämmen.

Darüber hinaus wurden verschiedene Gen-cluster, die zur (Uro-) Virulenz beitragen könn-ten, entweder nur im UPEC-Stamm 536 oder inbeiden UPEC nachgewiesen. Die Determinan-ten für die folgenden besonderen Stoffwechse-laktivitäten, welche das Wachstum im Harn-wegstrakt unterstützen könnten, wurden iden-tifiziert: D-Serin-Katabolismus, die Verwertungverschiedener Zucker sowie pH-Homöostasedurch Na+/H+-Antiporter, Lysin-Decarboxyla-se/Lysin-Cadaverin-Antiporter und Arginin-Katabolismus.

Durch die Genomanalyse konnten vier wei-tere Inseln im Genom des Stammes 536 identifi-ziert werden, die für interessante Genproduktekodieren. Diese, bislang als Genominseln (GEI VI– GEI IX) bezeichneten genomischen Bereichekodieren u. a. für Sekretionssysteme, denen einetoxische Eigenschaft zugeschrieben wird.

Offensichtlich existiert kein genereller Vi-rulenz- oder Pathomechanismus bei UPEC, son-dern die Expression und Regulation unter-schiedlicher, manchmal Stamm-spezifischerKombinationen von Virulenz- und Fitness-asso-ziierten Genen kann in einem ähnlichen Phä-notyp, nämlich der Auslösung von Harnwegsin-fektionen, resultieren.

Das Polyketid ColibactinInteressanterweise kodiert die Genominsel

VI für einen bislang unbekannten Biosynthese-weg für ein Polyketid/nichtribosomales Peptid-Hybrid. Polyketide und nichtribosomal syntheti-sierte Peptide sind komplexe Naturstoffe, dievon vielen Bakterien, Pilzen und Pflanzen alsSekundärmetabolite produziert werden. Vieledieser Substanzen besitzen antibiotische, anti-mykotische, Antitumor- oder antiparasitischeWirkung. Bisher wurden nur wenige Polyket-id/nichtribosomale Peptidhybride bei Entero-bakterien gefunden, wie z.B. die Eisenaufnah-mesysteme Yersiniabaktin und Aerobaktin. DieGenominsel VI, die im asnW-tRNA-Lokus inse-riert ist, konnte in extraintestinal pathogenensowie kommensalen E. coli-Isolaten der phylo-genetischen Gruppe B2 nachgewiesen werden.

Eine Kokultivierung von HeLa-Zellen mitPolyketid-produzierenden Bakterien hat kontak-

tabhängig morphologische Veränderungen zurFolge, die auf einer Blockierung des Zellzyklusund Megalozytose (zytopathischer Effekt) beru-hen. Der sogenannte zytopathische Effekt ist aufDNA-Doppelstrangbrüche im Zellkern und derentsprechenden zellulären Antwort zurückzu-führen. Die Wirkungsweise des Polyketids ent-spricht der von bekannten bakteriellen Toxinen,die Einfluss auf den Wirtszellzyklus nehmen.Diese sog. Zyklomoduline deregulieren aktiv dasFortschreiten des Wirtszellzyklus.

Die Bedeutung der meisten Zyklomodulinefür die Virulenz ist noch nicht vollständig auf-geklärt. Die Fähigkeit einiger Bakterien, langeund persistierende Infektionen hervorzurufen,wird auf die Produktion von Zyklomodulinenzurückgeführt. Vor allem die immunmodulato-rische Wirkung und die Inhibition der Epithel-erneuerung scheinen hierbei eine Rolle zu spie-len. Jedoch nutzen zum Teil auch apathogene,kommensale Spezies diese Toxine, um ihrenWirt erfolgreich zu kolonisieren. Somit sindauch nicht alle Zyklomoduline per se als Viru-lenzfaktoren anzusehen. Dieses könnte mögli-cherweise auch beim Colibaktin der Fall sein,das entsprechend eine Rolle bei der Darmkolo-nisierung durch E. coli spielen könnte.

Pathogenomik und ihre Anwendungen Die Untersuchung von Prozessen auf glo-

baler genomischer Ebene, die an der Pathoge-nese und der Interaktion von Bakterien undihrer Wirte beteiligt sind, können Informatio-nen über die molekularen Grundlagen der bak-teriellen Pathogenität liefern, die langfristig indie gezielte Untersuchung neuer Targets fürTherapie und Prävention einmünden.

Ein weiterer wesentlicher Aspekt, der vonder Pathogenomik profitiert, ist die vergleichen-de Analyse von Organisation und Informations-gehalt der Genome von E. coli-Stämmen. Mangeht davon aus, daß die Ausbreitung und Vertei-lung bestimmter (Virulenz-assoziierter) Gene mitgewissen Phäno- oder Pathotypen korreliert.Vonmultigenomischen Ansätzen erhofft man sich dieCharakterisierung eines Virulenz-assoziiertenGenpools – des „Pathogenpools” oder der„Pathosphäre”. Diese könnte die Risikobewer-tung klinischer Isolate sowie die Diagnose undEntwicklung von Vakzinen gegen bestimmtePathotypen unterstützen. Ausgewählte Virulenz-assoziierte Gene sind als Markergene zur Identi-fizierung pathogener Varianten bestimmter Spe-zies hervorragend geeignet. So werden bereits

Abb. 1: Vergleich der kompletten Genomsequenz des uropathogenen E. coli-Stammes 536 (O6:K15:H31)

mit der des uropathogenen E. coli-Isolates CFT073 (O6:K2:H1). Konservierte E. coli (Kern-)Genombereiche

sind blau dargestellt. Stamm 536-spezifische Genombereiche sind durch grüne Farbe hervorgehoben und

DNA-Regionen, die in beiden uropathogenen E. coli-Stämmen, aber nicht im apathogenen E. coli K-12

Stamm MG1655 vorkommen, wurden durch rote bzw. orange Farbe markiert.

Forschung15

Die genomische Analyse von Resistenzplasmiden aus Kläranlagenbakterien liefert Hinweise auf ein weithin zugängliches Antibiotikaresistenzgen-ReservoirAndreas Schlüter, Rafael Szczepanowski und Alfred Pühler

Die zunehmende Resistenzrate humanpatho-gener Mikroorganismen stellt ein ernstzuneh-mendes Problem bei der Behandlung von Infek-tionskrankheiten dar. Besonders im Kranken-haus erworbene Infektionen, die häufig durchmultiresistente Erreger hervorgerufen werden,sind in den letzten Jahren zu einer großenGefahr auf Intensivstationen geworden. Resi-stenzen werden durch den Einsatz von Antibio-tika in der Human- und Veterinärmedizin selek-tioniert. Bakterien haben verschiedene Strate-gien entwickelt, um der für sie schädlichen Wir-kung von Antibiotika zu entgehen. Besonderserfolgreich ist die Aufnahme fremder DNA-Moleküle, die Resistenzeigenschaften vermit-teln. In diesem Zusammenhang spielen Anti-biotikaresistenzplasmide eine wichtige Rolle.Diese Plasmide tragen Gene, die dafür verant-wortlich sind, dass Antibiotika modifiziert,effektiv aus dem Zellinneren ausgeschleustoder die Wirkorte verändert werden. Plasmidekönnen mittels Konjugation zwischen unter-

schiedlichen Bakterienspezies übertragen wer-den. Heute geht man davon aus, dass die aufPlasmiden vorliegenden Gene einen mobilenGenpool bilden, der einer Vielzahl von Bakteri-en zugänglich ist. In der Natur gibt es ’Um-schlagplätze’ für den Austausch und die Ver-breitung bakterieller Plasmide. KommunaleAbwasserkläranlagen (siehe Abb. 1 A) stelleneinen solchen Umschlagplatz dar, denn derBakterientiter ist in Kläranlagen enorm hochund die Lebensbedingungen für Bakterien sindhier besonders gut.

Genomische Analyse von Multiresistenzplasmiden aus bakteriellen Kläranlagen-LebensgemeinschaftenIn den vergangenen Jahren hat die Biele-

felder Arbeitsgruppe Antibiotikaresistenzplas-mide aus Kläranlagenbakterien mit Methodender Genomforschung untersucht. Insgesamtkonnte bisher die genomische Struktur vonzehn unterschiedlichen Resistenzplasmiden

aus Kläranlagenbakterien aufgeklärt werden(1, 2, 3, 4, 5). Die wichtigsten Eigenschaftendieser Plasmide sind in Tabelle 1 zusammenge-fasst. In Abbildung 1 (B) ist exemplarisch diegenetische Karte des IncF Plasmids pRSB107(2) dargestellt. Plasmide bestehen aus einemPlasmidrückgrat, das Plasmid-spezifische Funk-tionen kodiert, und aus akzessorischen Modu-len. Das Plasmidrückgrat ist für die Replikation,die stabile Vererbung, die Kontrolle und gege-benenfalls die Mobilität des Plasmids zustän-dig. Einige der untersuchten Plasmide sindselbst-transmissibel (siehe Tab. 1), d.h. sie ver-fügen über die komplette genetische Informa-tion, die für den Transfer des Plasmids zwischenDonor- und Rezipientenbakterien notwendigist. Plasmide, die zur Inkompatibilitätsgruppe Pgehören, sind selbst-transmissibel und weisenzudem einen weiten Wirtsbereich auf (1). Dasbedeutet, dass diese Plasmide in fast allenGram-negativen Bakterien replikationsfähigsind. IncP Plasmide haben damit für die Ver-

Toxin-spezifische Gene wie z.B. das Shiga-Toxinvon E. coli, als diagnostische Marker verwendet.Darüber hinaus sind Arrays entwickelt worden,mit deren Hilfe das Virulenzpotential pathogenerMikroorganismen relativ schnell erfasst werdenkann.

Weiterhin könnte eine Reihe von Genpro-dukten, die insbesondere vom flexiblen Gen-pool pathogener Mikroorganismen kodiertwerden, die Grundlage für neue Medikamentebilden. Das Beispiel des Polyketid-Genclusters,das bei pathogenen, aber auch nicht-pathoge-nen E. coli-Bakterien vorkommt, lässt hoffen,dass die von dem Gencluster gebildete Sub-stanz eine biotechnologische Anwendung inRichtung Krebstherapie erfährt, da sie die Ver-mehrung von eukaryotischen Zellen hemmt undApoptose induziert.

Durch Pathogenomik können Infektions-prozesse besser verstanden und biotechnologi-sche Anwendungen vorangebracht werden. Inzunehmendem Masse wird dabei auch die Ana-lyse von Wirtsfunktionen mit einbezogen wer-den. Für die Zukunft sind viele Innovationen zuerwarten, die nicht nur die Prävention und The-rapie von E. coli-Infektionen verbessern.

Literatur:· Brzuszkiewicz, E., Brüggemann, H., Liesegang, H.,

Emmerth, M., Ölschläger, T., Nagy, G., Albermann,

K., Wagner, C., Buchrieser, C., Em_dy, L., Gott-

schalk, G., Hacker, J., Dobrindt, U. 2006. Compara-

tive genomic analysis of extraintestinal pathogenic

Escherichia coli strains reveals how to become an

uropathogen. PNAS 103:12879-12884.

· Nougayrède, J.-P., Homburg, S., Taieb, F., Boury, M.,

Brzuszkiewicz, E., Gottschalk, G., Buchrieser, C.,

Hacker, J., Dobrindt, U., Oswald, E. 2006. Escheri-

chia coli induces DNA double strand breaks in

eukaryotic cells. Science 313:848-851.

Kontakte1) Institut für Molekulare Infektionsbiologie E-mail: ulrich.dobrindt@mail.uni-wuerzburg.de2) Laboratorium für Genomanalyse, Institut für Mikrobiologie und Genetik, Universität Göttingen3) UMR1225, INRA-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse4) Institut Pasteur, Laboratoire de Génomique des Microorganismes Pathogènes and CNRS

Forschung 16

GenomXPress 2/07

breitung von Resistenzeigenschaften in bakte-riellen Kläranlagen-Lebensgemeinschafteneine große Bedeutung. Andere Plasmide, dieaus Kläranlagenbakterien isoliert wurden, sindmobilisierbar, d.h. sie können mit Hilfe einesHelferplasmids in eine andere Bakterienzelleübertragen werden. Die akzessorischen Modu-le auf den untersuchten Plasmiden tragen Resi-stenzgene gegen klinisch relevante Antibiotika.Die Resistenzen der untersuchten Plasmidesind in der Tabelle 1 aufgeführt. Einige Plasmi-de kodieren auch für Schwermetallresistenzenund Resistenzen gegen Desinfektionsmittel.Diese zuletzt genannten Eigenschaften tretenauf einigen Plasmiden gekoppelt mit Antibioti-karesistenzen auf. Dies kann bedeuten, dassauf den Erhalt derartiger Antibiotikaresistenz-plasmide auch durch Desinfektionsmittel bzw.Schwermetalle im Abwasser selektioniert wird.Resistenzregionen auf Plasmiden sind häufig inmobile genetische Elemente wie Transposonseingebettet. Plasmide weisen somit eine modu-lare, flexible Struktur auf, die der schnellenAnpassung des Wirts an wechselnde Umwelt-bedingungen dienen kann. Das Plasmidrück-grat kann als Transportvehikel aufgefasst wer-den, das bei Bedarf mit Resistenzdeterminan-ten beladen wird und mit dessen Hilfe Resi-

stenzen in bakteriellen Lebensgemeinschaftenverbreitet werden können. Resistenzmodulewerden offensichtlich auch unter humanpatho-genen, tierpathogenen, sowie pflanzenpatho-genen Bakterien und Umweltbakterien ausge-tauscht. Dies belegt der Nachweis identischerbzw. fast identischer Resistenzmodule in Bak-terien der genannten Gruppen (1). Da Bakteri-en, die Resistenzplasmide tragen, die Kläranla-ge mit dem gereinigten Wasser verlassen undsomit in die Umwelt freigesetzt werden, ist miteiner weiteren Verbreitung dieser Elementeunter Umweltbakterien zu rechnen.

Einsatz der Microarray-Techno-logie für den Nachweis von Resistenzdeterminanten in KläranlagenbakterienDie genomische Untersuchung von Resi-

stenzplasmiden auf individueller Basis stößt anGrenzen, da immer nur einzelne Plasmide bear-beitet werden können. Um einen umfassende-ren Überblick über das Vorkommen von Resi-stenzdeterminanten in Kläranlagenbakterienzu bekommen, wurde die Microarray-Technolo-gie angewandt. Hierfür entwickelte die Biele-felder Arbeitsgruppe ein Resistenz-Microarraymit 197 Oligonukleotiden (70mere), die spezi-

fisch für unterschiedliche Resistenzgene sind.Die entsprechenden Gene vermitteln Resistenzgegen Chloramphenicol, Rifampicin, Trimetho-prim, Sulfonamide, Aminoglykoside, b-Lakta-me, Quinolone, Fluoroquinolone, Makrolide,Tetrazykline und quaternäre Ammoniumverbin-dungen. Die Herstellung von Hybridisierungs-sonden gelang aus Plasmid-DNA, die aus Klär-schlammbakterien isoliert wurde. Hybridisie-rung dieser Sonden mit dem Resistenz-Arrayerbrachte den Nachweis über das Vorliegenzahlreicher Resistenzdeterminanten in denuntersuchten Bakterien. Insgesamt konnten140 der 197 Determinanten auf Plasmiden ausKläranlagenbakterien nachgewiesen werden.In der Abb. 1 (C) ist beispielhaft das Ergebniseines Hybridisierungsexperiments mit dem her-gestellten Resistenz-Array gezeigt.

Das Plasmid-Metagenom von bakteriellen Lebensgemein-schaften aus Kläranlagen wird durch ultra-schnelle Sequen-ziertechnologien zugänglichMit Hilfe der Microarray-Technologie kön-

nen nur bereits bekannte Resistenzdeterminan-ten nachgewiesen werden. Um nun einen nochumfassenderen Überblick über die genetische

Abb. 1: A) Untersuchung einer kommunalen Abwas-

serkläranlage auf das Vorkommen von Antibiotikaresi-

stenzplasmiden. B) Die genomische Struktur von unter-

schiedlichen Resistenzplasmiden wurde auf individuel-

ler Basis analysiert. Beispielhaft ist die genetische Karte

des IncF Multiresistenzplasmids pRSB107 gezeigt. C)

Mit Hilfe eines Resistenz-Microarrays konnten zahlrei-

che Resistenzgene in Kläranlagenbakterien nachgewie-

sen werden. D) Die ultra-schnelle 454-Sequenziertech-

nologie ermöglicht eine Untersuchung des Plasmid-

Metagenoms der Kläranlagenbakterien. Zahlreiche

Metagenom-Sequenzen konnten bekannten Plasmid-

genen zugeordnet werden. Das Beispiel zeigt ein

Replikationinitiationsgen (repA) eines kryptischen

Escherichia coli Plasmids und die auf diesem Gen kar-

tierten Sequenzen aus dem Kläranlagen-Plasmid-Meta-

genom.

Forschung17

Information auf Plasmiden in Kläranlagenbak-terien zu bekommen, wurde in einem weiterenAnsatz ein Teil des Plasmid-Metagenoms dieserBakterien mit einer ultra-schnellen Sequenzier-methode ermittelt. In einer Pilotstudie wurdenaus Klärschlammbakterien Plasmide, isoliert.Die präparierte Plasmid-DNA konnte unter An-wendung der 454-Sequenziertechnologie (454Life Sciences, Branford, USA) sequenziert wer-den. Ein Sequenzierlauf lieferte 346.427 Se-quenzen mit einer mittleren Leseweite von 104Basen, was eine Gesamt-Sequenzinformationvon etwa 36 Millionen Basen ergab. Das Esche-richia coli K12 Genom hat vergleichsweise eineGröße von 4.6 Millionen Basen. Die Analyse derPlasmid-Metagenom-Sequenzdaten gelang mitHilfe des bioinformatorischen Werkzeugs SAMS(Sequenzanalyse und Management System),das von Bielefelder Bioinformatikern entwickeltwurde. So konnte z.B. festgestellt werden, dass49.000 Sequenzen große Ähnlichkeiten zubekannten Plasmidgenen aus Datenbankenaufweisen (siehe Abb. 1 D). Die aus den Nukle-insäuresequenzen abgeleiteten Aminosäurese-

quenzen konnten entsprechend ihrer Zugehö-rigkeit zu Proteinfamilien bzw. Proteindomänenklassifiziert werden. Hierfür steht die Protein-Familien Datenbank Pfam zur Verfügung, diebekannte Proteindomänen und Familien bein-haltet. Diese Analyse führte zur Gruppierungvon 59.058 Sequenzen zu 1050 Protein-Fami-lien. Die am häufigsten getroffenen Familienfallen in die Kategorien Plasmidreplikation, sta-bile Plasmidvererbung, Plasmid-Mobilisierungund konjugativer Plasmidtransfer, MobileGenetische Elemente, Resistenz, Restriktionund Modifikation, Transport und Virulenz. DieseZuordnung lässt bereits auf eine große Vielfaltder zugrundeliegenden Plasmide und der aufihnen kodierten akzessorischen Moduleschließen. Besonders interessant ist, dass sichaus der Analyse der Daten auch Hinweise aufdas Vorkommen von Virulenzplasmiden erga-ben. Die Suche nach Resistenzgenen in denSequenzdaten war ebenfalls erfolgreich. Sokonnten z.B. unterschiedliche Aminoglykosid-,b-Laktam-, Chloramphenicol-, Makrolid-, Qui-nolone-, Rifampicin-, Tetrazyklin-, Trimetho-

prim- und Sulfonamidresistenzgene identifi-ziert werden. Ebenso ergaben sich Hinweiseauf das Vorkommen sogenannter Multidrug-Efflux Systeme.

Zusammenfassend kann gesagt werden,dass sowohl die Microarray-Technologie alsauch die ultra-schnelle 454-Sequenziertechno-logie vielversprechende Werkzeuge zur Analysevon Antibiotikaresistenzplasmiden aus bakteri-ellen Lebensgemeinschaften aus Kläranlagendarstellen.

Ein Teil der Arbeiten wurde durch das Lan-desumweltamt des Landes Nordrhein-Westfa-len finanziert. Die bioinformatorischen Analy-sen wurden am Centrum für Biotechnologie derUniversität Bielefeld durchgeführt. Das Resi-stenz-Microarray wurde in der TranscriptomicsFacility (HD Dr. Anke Becker) hergestellt.

Literatur1. Schlüter, A., Szczepanowski, R., Pühler, A. & Top,

E.M. (2007). Genomics of IncP-1 antibiotic resis-

tance plasmids isolated from wastewater treatment

Tabelle 1: Vollständig sequenzierte Multiresistenzplasmide aus der bakteriellen Gemeinschaft einer Abwasserkläranlage.

Plasmid Inc-Gruppe b Größe [bp] Mobilität Resistenzen c Integron (In) d ReferenzpTB11 IncP-1a 68.869 selbst-transmissibel Ap, Gm, Km, Sm, Sp, Tc, Tob Klasse 1 Plasmid (2005),

53, 218-238pB3 IncP-1b 56.167 selbst-transmissibel Ap, Cm, Sm, Sp, Su, Tc, Qac Klasse 1, Microbiology (2004),

In Relikt 150, 3591-3599pB4 IncP-1b 79.370 selbst-transmissibel Ap, Em, Sm, Sp In Relikt Mol. Gen. Genomics (2003),

268, 570-584pB8 IncP-1b 57.198 selbst-transmissibel Ap, Sm, Sp, Su, Qac Klasse 1 Plasmid (2005),

54, 135-148pB10 IncP-1b 64.508 selbst-transmissibel Ap, Sm, Su, Tc, Hg, Qac Klasse 1 Microbiology (2003),

149, 3139-3153pRSB111 IncP-1b 47.000 selbst-transmissibel Azi, Cla, Em, Rox In Relikt Antimicrob. Agents Chemother.a (2007), 51, 673-678pRSB101 unbekannt 47.829 mobilisierbar Cpo, Ctx, Cxm, Em, Nor, Nx, Klasse 1 Microbiology (2004), 150,

Rox, Sm, Sp, Su, Tc, Tp, Qac 3613-3630pRSB105 IncP-6 57.137 mobilisierbar Ap, Azi, Em, Su, Tp, Qac Klasse 1 Appl. Environ. Microbiol

(2007), 73, 1952-1960pRSB107 IncF 120.592 - Ap, Cm, Em, Km, Sm, Klasse 1 Microbiology

Su, Tc, Tp, Hg (2005), 151, 1095-1111pGNB2 IncQ-ähnlich 8.469 mobilisierbar Nx, Cip, Nor - Antimicrob. Agents Chemother.

(2006), 50, 3075-3080

a Von dem Plasmid pRSB111 wurde nur die Resistenzgenregion vollständig sequenziert. Das Plasmidrückgrat dieses Plasmids ist dem des Plasmids pB3 sehr ähnlich.

b Inkompatibilitätsgruppe

c Die vollständig sequenzierten Plasmide vermitteln Resistenz gegen die folgenden Verbindungen: Ap – Ampicillin, Azi – Azithromycin, Cla – Clarithromycin,

Cm – Chloramphenicol, Cpo – Cefpirom, Ctx – Cefotaxim, Cxm – Cefuroxim, Cip – Ciprofloxacin, Em – Erythromycin, Gm – Gentamicin, Km – Kanamycin,

Nor – Norfloxacin, Nx – Nalidixinsäure, Rox – Roxithromycin, Sm – Streptomycin, Sp – Spectinomycin, Su – Sulfonamide, Tc – Tetrazyklin, Tob – Tobramycin,

Tp – Trimethoprim, Hg – Qecksilberionen, Qac – quaternäre Ammoniumverbindungen

d Integrons sind genetische Elemente, mit deren Hilfe Resistenzgenkassetten rekombiniert, gesammelt und verbreitet werden können.

Forschung 18

GenomXPress 2/07

Atemwegserkrankungen beim Schwein – nicht nur ein Haltungsproblem Atemwegserkrankungen stellen ein erheb-

liches wirtschaftliches Problem in der Schwei-neproduktion dar; sie zählen zu den häufigstenErkrankungen beim Schwein und sind ursäch-lich für einen erheblichen Anteil der antibioti-schen Behandlungen von Mastschweinen. So-mit sind Atemwegserkrankungen des Schweinsmit Hinblick auf die Problematik bakteriellerAntibiotikaresistenz (Ungemach et al. 2006)auch unter Gesichtspunkten des gesundheitli-chen Verbraucherschutzes von erheblicherBedeutung.

Die bedeutsamsten Erreger von Atem-wegsinfektionen sind Mycoplasma hyopneu-moniae, Actinobacillus (A.) pleuropneumoniae,Haemophilus parasuis und Influenzaviren. Allediese Erreger sind in der Schweinepopulationweit verbreitet; sie werden durch asymptoma-tisch infizierte Trägertiere von Bestand zuBestand verschleppt und innerhalb des Bestan-des aerogen von Tier zu Tier übertragen; da-durch ist die Schaffung spezifiziert pathogen-freier (SPF)-Bestände nur bei strikter Isolierungzu erreichen und in der Praxis nur sehr verein-zelt durchführbar. Auch ein Schutz der Tieredurch Vakzination ist nur teilweise möglich, da

die Impfstoffe zwar die klinischen Erscheinun-gen mildern aber eine Besiedlung der Tiere (unddamit das Entstehen von Trägertieren) nichtverhindern (Fenwick 2004). Außerdem führenregelmäßige Impfungen zu einer Erhöhung derProduktionskosten.

Eine züchterische Selektion auf eine ver-minderte Anfälligkeit gegenüber Erregern vonAtemwegserkrankungen wird bisher nicht durch-geführt. Der Hauptgrund dafür ist im Fehlenvon genetischen Markern begründet, die einegezielte Selektion auf verbesserte Infektab-wehr und Resistenz ermöglichen (Visscher et al.2002).

Experimenteller Ansatz in IRASDas IRAS-Konsortium (Abb. 1) hat sich

zum Ziel gesetzt, genetische Marker zu identi-fizieren, die eine Selektion von Schweinen aufeine erhöhte Resistenz hin ermöglichen. Dabeiwird die experimentelle Infektion von Schwei-nen mit A. pleuropneumoniae als relevantesModell benutzt, um mit zwei komplementärenAnsätzen Kandidatengene zu identifizieren, diedie Widerstandsfähigkeit gegenüber Infektio-nen des Atemtraktes verbessern (Abb. 2).

1. „Phänotypisch-genetischer“ Ansatz:Sechs bis acht Wochen alte Tiere einer definier-

ten Schweinelinie (Deutsche Landrasse) wer-den in einem etablierten Modell experimentellmit einem A. pleuropneumoniae-haltigen Aero-

FUGATO-Verbundprojekt »IRAS«Entwicklung von genetischen Markern zur Infektabwehr und Resistenz im Atemtrakt des Schweins

Thomas Rehm und Gerald-F. Gerlach

Abb. 1: Das IRAS-Konsortium

plants provides evidence for a widely accessible

drug resistance gene pool. FEMS Microbiol Rev

31, 449-477.

2. Szczepanowski, R., Braun, S., Riedel, V., Schneiker,

S., Krahn, I., Pühler, A. & Schlüter, A. (2005). The

120,592 bp IncF plasmid pRSB107 isolated from a

sewage-treatment plant encodes nine different

antibiotic-resistance determinants, two iron-acquisi-

tion systems and other putative virulence-associated

functions. Microbiology 151, 1095-1111.

3. Bönemann, G., Stiens, M., Pühler, A. & Schlüter, A.

(2006). Mobilizable IncQ-related plasmid carrying a

new quinolone resistance gene, qnrS2, isolated

from the bacterial community of a wastewater tre-

atment plant. Antimicrob Agents Chemother 50,

3075-3080.

4. Schlüter, A., Szczepanowski, R., Kurz, N., Schneiker,

S., Krahn, I. & Pühler, A. (2007). Erythromycin resi-

stance-conferring plasmid pRSB105, isolated from a

sewage treatment plant, harbors a new macrolide

resistance determinant, an integron-containing

Tn402-like element, and a large region of unknown

function. Appl Environ Microbiol 73, 1952-1960.

5. Szczepanowski, R., Krahn, I., Bohn, N., Pühler, A. &

Schlüter, A. (2007). Novel macrolide resistance

module carried by the IncP-1b resistance plasmid

pRSB111, isolated from a wastewater treatment

plant. Antimicrob Agents Chemother 51, 673-678.

KontaktDr. Andreas SchlüterLehrstuhl für GenetikUniversität BielefeldE-Mail: Andreas.Schlueter@Genetik.Uni-Bielefeld.DE

Forschung19

sol infiziert (Hennig-Pauka et al. 2006). In derWoche vor sowie bis zu drei Wochen nach derInfektion erfolgt bei allen Tieren eine umfang-reiche klinische Diagnostik (Abb. 3A) unter Ein-beziehung der Entnahme von bronchoalveolä-rer Lavageflüssigkeit (BALF; Abb. 3B) eineWoche vor der Infektion sowie vor der Eut-hanasie sowie von Ultraschall- und Röntgen-daten. Nach Infektion in der Aerosolkammer(Abb. 3C) wird die eine Hälfte der Tiere am Endeder akuten Infektionsphase (Tag 4 nach Infek-tion), die andere Hälfte in der Rekonvaleszenz(Tag 21 nach Infektion; Trägertiere) euthana-siert und seziert, um eine detaillierte Erhebungdes Umfangs der Lungenveränderungen (Abb.3D) und der bakteriellen Besiedlung vorzuneh-men. Bei der Sektion wird Gewebe aus Lunge,Lungenlymphknoten und Leber für eine nach-folgende RNA-Präparation entnommen. Vonjeweils vier Tieren in den extremen Quartilenwerden Microarray-Analysen (Affymetrix Chip)durchgeführt. Aus der BALF werden die für dieImmunantwort wichtigen Zellen (Alveolarma-krophagen, dendritische Zellen) isoliert undvergleichend funktionell charakterisiert. Diezellfreie BALF wird in der zweidimensionalenGelelektrophorese untersucht; differentiell ex-primierte Proteine werden aus dem Gel extra-hiert und massenspektrometrisch bestimmt.Die Ergebnisse der klinischen und pathologi-schen Untersuchung führen zusammen mit denErgebnissen der RNA-, Protein-, und immuno-logischen Untersuchungen zu einer sehr detail-lierten Beschreibung des Phänotyps.

2. „Homolog-genetischer“ Ansatz: Etwa100 Gene, die bei Maus und Mensch bedeut-sam für die angeborene oder erworbene Immu-nantwort sind, werden nach ihrer potentiellenBedeutung gereiht. Abschnitte des Schweine-genoms, die diese Gene enthalten, werden inForm von sogenannten „bacterial artificialchromosomes“ (BACs) über Datenbankrecher-chen und bioinformatische Analysen identifi-ziert. Die BACs werden sequenziert, um sicher-zustellen, dass sie das fragliche Gen enthaltenund um geeignete genetische Marker (Mikro-satelliten und „single nucleotide polymor-phisms“(SNP)) zu identifizieren. Parallel wirdein Schweine-DNA-Archiv aufgebaut, welchesDNA-Proben verschiedener Rassen enthält.Dieses Archiv wird in Bezug auf die den identi-fizierten genetischen Markern untersucht, umunterschiedliche Allele und ihre Verteilung zubestimmen. Anschließend werden die Ver-suchstiere mit Bezug auf die Allelverteilung der

Abb. 2: Experimenteller Ansatz in IRAS

Abb. 3: Versuchsablauf mit (A) täglicher klinischer Untersuchung der Schweine nach Konditionierung über 3

Wochen (B), Entnahme von BALF, (C) Aerosolkammer für die Belastung, (D) Lungenveränderungen bei der Sektion

4 Tage (li) und 21 Tage nach Belastung (re)

Forschung 20

GenomXPress 2/07

Kandidatengene untersucht.Identifizierung funktioneller Kandidatengene und zukünftige Nutzung Gene, deren Allelverteilung mit dem

Schweregrad der klinischen Erkrankung korre-liert, stellen funktionelle Kandidatengene dar.Diese Gene sollen nachfolgend einer SNP-Ana-lyse unterzogen werden und es sollen zusätzli-che Assoziationsstudien durchgeführt werden.Ein vergleichbarer Ansatz mit wenigen eng ver-wandten Individuen mit hoch konkordantemoder diskordantem Phänotyp ist in der Vergan-genheit erfolgreich zur Identifizierung vonGenen eingesetzt worden, die den klinischenSchweregrad der Zystischen Fibrose modulie-ren (Mekus et al. 2003).

Identifizierte SNPs, die mit dem klinischenBild der Atemwegsinfektion korreliert sind,

können dann zur Entwicklung von einfachenDNA-basierten Testsystemen genutzt werden,die erstmals eine auf erhöhte Resistenz gegenAtemwegsinfektionen ausgerichtete züchteri-sche Selektion ermöglichen würden.

Referenzen· Fenwick B. Relationship between vaccination and

management in assuring profitable pork produc-

tion. Anim Health Res Rev 2004, 5:267-269

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KH, Gerlach GF. Differential proteomic analysis

reveals increased cathelicidin expression in porcine

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pleuropneumoniae infection. Vet Res 2006, 37:75-87

· Mekus F, Laabs U, Veeze H, Tümmler B. Genes in

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· Visscher AH, Janss LL, Niewold TA, de Greef KH.

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selection of healthy pigs. A review. Vet Q 2002,

24:28-34

KontaktProf. Dr. Gerald-F. GerlachInstitut für Mikrobiologie, Stiftung Tierärztliche Hochschule HannoverE-Mail: gfgerlach@gmx.de

Tierzüchterische Bedeutung der MastitisWichtige Merkmale für eine wirtschaftlich

effiziente Milchproduktion, die auch dem Ver-braucherinteresse nach gesunden und hochwer-tigen Nahrungsmitteln Rechnung trägt, sindnicht nur die Milchleistung und der Milchfett-oder -eiweißgehalt einer Kuh. Funktionale Merk-male wie Eutererkrankungen (Mastitis) oderFruchtbarkeit spielen in der modernen Milchpro-duktion eine ebenso große Rolle wie reine Lei-stungsmerkmale. So beziffern sich die Verluste,die allein die deutsche Rinderproduktion durchMastitis erleidet, auf mindestens 0,5 Mrd.€/Jahr. Neben diesen direkten ökonomischenVerlusten wird das Wohlbefinden der Tiere durchdie Erkrankung deutlich beeinträchtigt (Abb. 1),so dass auch Tiergesundheit und Tierschutzwichtige Argumente für das Zurückdrängen derErkrankung sind. Es ist bekannt, dass die Anfäl-ligkeit einer Kuh an Mastitis zu erkranken auchvon ihren Erbanlagen abhängt, so dass auf einegeringere Anfälligkeit gezüchtet werden könnte.

Die üblicherweise bisher eingesetzten konven-tionellen Zuchtstrategien unter Nutzung ausge-arbeiteter Methoden der quantitativen Genetikerwiesen sich in der Vergangenheit als sehr effi-zient für die Verbesserung der Leistungsmerk-male. Jedoch war der Fortschritt bei den funktio-nalen Merkmalen relativ bescheiden, da, unteranderem auch durch eine vergleichsweise hoheUmweltbeeinflussung und eine wenig detaillier-te Erfassung der Merkmale in den Tierbeständen,ungünstige Voraussetzungen bestanden. Dieneuen Technologien der strukturellen und funk-tionellen Genomanalyse und innovative statisti-sche Modelle eröffnen nun die Möglichkeit,molekulare Informationen über die Merkmalsva-riabilität mit konventionellen Zuchtmethoden imRahmen einer Marker-assistierten-Selektion(MAS) zu verbinden. Dieser Ansatz schafft damitdie Perspektive, auch konventionell nur schwerzu verbessernde Merkmale wie Abwehrvermö-gen gegenüber Eutererkrankungen durch geziel-te Auswahl von Tieren zu verbessern. Vorausset-zung dafür sind jedoch umfassende Kenntnisse

über den genetischen Hintergrund der Unter-schiedlichkeit der Tiere in Bezug auf ihr Abwehr-vermögen gegenüber Mastitis.

In Vorläuferprojekten wie den BMBF-ge-förderten Netzwerken „Genomanalyse-Rind Iund II“ waren bereits Bereiche (QTL, quantita-tive trait loci) im Genom des Rindes identifiziertworden, die einen erheblichen genetischenEffekt auf das Abwehrvermögen gegenüberMastitis ausüben. Auf dem Rinderchromosom18 (BTA18) zeigte sich ein solcher QTL in derDeutschen Holstein Rasse, der wichtigstenMilchrindrasse in Deutschland. Allerdings wardie Angabe der Position des QTL noch zu unge-nau, um daraus bereits auf die Gene schließenzu können, die zu den Unterschieden in demAbwehrvermögen gegenüber Mastitis führen.In der betreffenden Genomregion liegen hun-derte Gene, die nicht alle einzeln auf ihreBedeutung hin untersucht werden können. DieAuslese, welche Gene spezifisch zu betrachtensind, soll stattdessen über einen kombiniertenAnsatz erfolgen. Darin sollen Ergebnisse aus

Immunologische vs. nicht-immunologische Abwehrstrategien: auf der Suche nach genetischen Mechanismen, die die unterschiedliche Empfänglichkeit einer Kuh gegenüber Mastitis verursachenManfred Schwerin, Norbert Reinsch, Hans-Rudolf Fries, Heinrich Meyer, Christa Kühn

Forschung21

einer verbesserten Kartierung des QTL, aus derfunktionellen Analyse von Tieren mit unter-schiedlicher Prädisposition für Mastitis und ausbioinformatischen Ansätzen zusammengeführtwerden. Bei diesem Untersuchungsansatz wirdintensiv das Wissen aus den bereits sehr präzi-se beschriebenen Genomen von Mensch undMaus genutzt, um möglicherweise merkmals-malsbeeinflussende Gene, so genannte Kandi-datengene, zu identifizieren.

Immunologische vs. nicht-immunologische Mechanismen der ErregerabwehrDie Arbeiten, die im Rahmen des FUGATO-

Projektes „M.A.S.-Net“ durchgeführt werden,beschränken sich nicht allein auf die Untersu-chung von möglichen genetisch bedingtenUnterschieden zwischen Tieren bezüglich ihrerimmunologischen Fähigkeiten zur Abwehr von

Mastitiserregern. Aus den Vorläuferprojektenist bekannt, dass auf Rinderchromosom 18 inder gleichen Region wie der QTL für Mastitis-Abwehrvermögen auch bislang noch nicht nä-her beschriebene Genorte mit Effekten aufMilchfluss und Temperament liegen. Ist diesZufall oder liegt hier ein Schlüssel für dieMechanismen, mit denen sich eine Kuh gegendas Eindringen von Keimen in die Milchdrüsewehren kann? Dies wird im Projekt ergebnisof-fen geprüft. Kernstück dafür sind Rinder, diesich in ihrer Veranlagung, an Mastitis zu erkran-ken, deutlich unterscheiden sollten, obwohl sieeng verwandt sind. Für die Auswahl solcherTiere bereits vor der ersten Abkalbung wurdendie zu Projektbeginn verfügbaren Informatio-nen über genetische Marker innerhalb von Fa-milien ausgenutzt, um Halbschwestern zu se-lektieren, die entweder das vorteilhafte (Q)oder das unvorteilhafte (q) Allel am Mastitis-QTL erhalten hatten (Abb. 2). Die so ausge-wählten, gesunden Tiere wurden unter gleichenBedingungen gehalten, um der Frage nachzu-gehen: was machen gesunde, für Mastitisbesonders unanfällige Tiere (die Gruppe mit Q)anders als solche Tiere, die zwar noch gesundsind, aber ein erhöhtes Risiko tragen, an Masti-tis zu erkranken (die Gruppe mit q)?

Zur Beantwortung der Frage werden dieTiere sowohl für eine Vielzahl an Parameternuntersucht, die direkt am Tier zu bestimmensind (wie z.B. Milchfluss oder Zitzenform) oderaus Gewebeproben bestimmt werden (z.B.Transkriptomprofile von Eutergewebe und

Milchdrüsenepithelzellen). Dass die Voraus-wahl der Tiere hinsichtlich vermutlichen Ab-wehrvermögens gegenüber Mastitis auf derBasis von genetischen Markerinformationenerfolgreich war, belegt die Beobachtung, dasssich die Tiere der Q- und der q-Gruppe sehrdeutlich in Hinsicht auf den Gehalt an somati-schen Zellen in der Milch unterschieden (Abb.3). Es ist bekannt, dass eine enge genetischeBeziehung zwischen einem erhöhten Zellgehaltin der Milch und Anfälligkeit gegenüber Masti-tis besteht. In der Tat zeichnete sich die Q-Gruppe, die eine genetisch bedingt höhereAbwehrfähigkeit gegenüber Mastitis aufweisensollte, durch eine gegenüber der q-Gruppedeutlich niedrigere Zellzahl in der Milch aus.

Ein besonderes Problem bei der Zucht aufeine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüberMastitis liegt darin, dass dieses Merkmal nega-tiv mit der Milchleistung korreliert ist. Dasheißt: mittels konventioneller Zuchtmethodenkann nur schwer gleichzeitig auf die Verbesse-rung in beiden Merkmalen selektiert werden.Bemerkenswerterweise besteht die negativeKorrelation jedoch für den QTL für Abwehrver-mögen gegenüber Mastitis auf dem Rinder-chromosom 18 nicht: es wurde keine Beein-flussung des Leistungsvermögens der Rinder indieser Genomregion beschrieben. Das belegteauch die Beobachtung, dass sich die anhandvon genetischen Markerinformationen ausge-wählten Gruppen Q und q nur unwesentlich inder Milchleistung unterschieden.

Abb. 3: Durchschnittliche Zellzahl in der Milch in den anhand von Markerinforma-

tionen ausgewählten Färsengruppen, die wenig (Q) bzw. sehr (q) empfänglich für

Mastitis sind.

Abb. 2: Auswahl von vermutlich gegenüber Mastitis wenig (Q) bzw.

hochempfänglichen (q) Halbschwestern anhand von Markerinformationen.

Abb. 1: Dramatische Veränderungen in der Milchdrüse

ausgelöst durch Mastitis: links: gesundes Euterviertel,

rechts: erkranktes Euterviertel.

Forschung 22

GenomXPress 2/07

Der Winter ist vorbei, die Tage werdenlänger und die ersten Pflanzen blühen.Doch woher wissen sie, dass gerade jetztder richtige Zeitpunkt gekommen ist,eine Blüte zu bilden? Die Wissenschaftlerum George Coupland vom Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung fandenheraus, dass ein in den Blättern gebilde-tes Protein – das FLOWERING LOCUS T-Protein – bis in die Triebspitzen wandert und dort die Blütenbildung auslöst.

Pflanzen können zwischen Sommer undWinter unterscheiden. Sie besitzen molekulareLichtsensoren in ihren Blättern, die jahreszeitli-che Unterschiede der Tageslänge messen kön-nen. Zum richtigen Zeitpunkt, meist im Früh-ling, wenn die Tage wieder länger werden, wirdvon den Blättern ein Botenstoff als Signal aus-gesendet und die Blütenbildung induziert. DieExistenz dieses Botenstoffs wurde bereits imJahre 1930 postuliert. Die hypothetische Sub-stanz wurde "Florigen" genannt. Ein potenzi-

eller Kandidat für das Florigen war das ProteinFT, das FLOWERING LOCUS T-Protein.

Wir hefteten auf molekularer Ebene eingrün fluoreszierendes Protein, das GFP, an dasFT-Protein. Auf diese Weise konnten wir denWeg des GFP-FT-Komplexes in der Modell-pflanze Arabidopsis vom Blatt bis zur Pflanzen-spitze unter dem Mikroskop verfolgen und denNachweis liefern, dass das Signal zur Blütenin-duktion – das FT-Protein – tatsächlich in denBlättern gebildet wird und danach durch diegesamte Pflanze bis in den Wuchskegel derSprossspitzen wandert, wo die Blütenbildunginduziert wird. Damit widerlegten wir eine imJahr 2005 in Science publizierte Arbeit, nachder die Boten-RNA (mRNA), die die Bauanlei-tung für das FT-Protein enthält, vom Blatt bis inden Wuchskegel transportiert werden sollte,und erst dort sollte dann das FT-Protein gebil-det werden (Huang et. al. 2005). Mittlerweilewurde diese Arbeit in der April-Ausgabe von"Science" widerrufen.

Nutzen spezifischer, unterschiedlich empfänglicher TiergruppenMit den gegenüber Mastitis offensichtlich

besonders unanfälligen bzw. besonders anfälli-gen, aber noch klinisch gesunden Tieren derGruppen Q und q steht für die weiteren Unter-suchungen ein spezifisches hochinformativesTiermaterial zur Verfügung, um die Zielstellun-gen des Projektes zu verfolgen. Während inanderen Untersuchungen zu den Grundlagender Mastitis häufig der Vergleich „Gesund“ –„Erkrankt“ den Versuchsansatz darstellt, ist es indiesem Projekt erstmals möglich, noch gesunde,sogar eng verwandte Tiere vor der Erkrankung zuvergleichen, die sich nur in ihrem Abwehrvermö-gen gegenüber Mastitis unterscheiden. Damit isteine Voraussetzung zum Verständnis der physio-logischen Mechanismen geschaffen, die derphänotypischen Variation der Mastitisabwehr

beim Rind zu Grunde liegen (immunologische vs.nicht-immunologische Mechanismen). Dazu die-nen Transkriptom-Analysen mittels Micro-Array-Experimenten sowohl von verschiedenen Gewe-ben (z. B. Milchdrüse, Zitzenkanal) als auch vonMilchdrüsenepithelzellen ohne und mit Erreger-kontakt. Die so erzielten Ergebnisse fließen einin die Identifizierung positioneller und funktio-neller Kandidatengene basierend auf kompara-tiver funktionaler Genomik und bioinformati-schen Ansätzen. Als zusätzlicher Filter für mög-lichst erfolgversprechende Kandidatengeneerfolgt ein genauere Beschreibung der Lage desQTL durch Kopplungs- und Kopplungsungleich-gewicht-(Linkage Disequilibrium, LD) Kartierungin Verwandten der Tiere aus den Q- und q-Grup-pen. Damit ist die Basis für eine zielführendeSuche nach und funktionelle Charakterisierungvon Genvarianten geschaffen, die die QTL-Effek-te auf dem Rinderchromosom 18 bezüglich

Abwehrfähigkeit gegenüber Mastitis verursa-chen. Vor dem breiten Einsatz in der Rinderzuchtmüssen diese Genvarianten dann noch den Testin mehreren unabhängigen Rinderpopulationenbestehen, um sicher zu stellen, dass sie wirklicheine Beziehung zur genetisch bedingt unter-schiedlichen Abwehrfähigkeit gegenüber Masti-tis besitzen.

Merkmalsassoziierte, möglicherweise kau-sale Genvarianten für den QTL auf Rinderchro-mosom 18 eröffnen dann die Möglichkeit, par-allel sowohl Leistungsmerkmale als auch Tier-gesundheit effizient durch Zucht zu verbessern.

KontaktPD Dr. Christa KühnForschungsinstitut für die Biologie landwirtschaftlicher NutztiereForschungsbereich MolekularbiologieE-mail: kuehn@fbn-dummerstorf.de

Was lässt die Pflanzen blühen – Die Rolle des FT-Proteins bei der Blüteninduktion Laurent Corbesier, Coral Vincent, Seonghoe Jang, Fabio Fornara, Qinzhi Fan, Iain Searle, Antonis Giakountis, Sara Farrona, Lionel Gissot, Colin Turnbull und George Coupland

Abb. 1: Das FT-Protein wurde mit einem grün fluores-

zierenden Protein (GFP) markiert und im Gefäßsystem

eines jungen Arabidopsis-Keimlings unter dem Mikro-

skop beobachtet. So konnte experimentell nachgewie-

sen werden, dass das FT-Protein aus den Blättern bis in

die Sprossspitzen der Ackerschmalwand wandert. Bild:

Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung

Forschung23

Einen weiteren Beweis dafür, dass das FT-Protein die Blütenbil-

dung auslöst und nicht die dazugehörigemRNA, lieferte der Versuch, bei dem Mutanten,die kein FT-Protein bilden konnten, da ihnendas entsprechende Gen fehlte, auf ganz nor-male Arabidopsis-Pflanzen gepfropft wurden.Bei diesem Experiment beobachteten wir, wiedas FT-Protein aus der unteren Pflanze durchdie aufgepfropfte, FT-freie Pflanze durchwan-derte und schließlich Blüten gebildet wurden.Damit haben wir sehr anschaulich zeigen kön-nen, dass das eigentliche Signal für die Blüten-induktion tatsächlich das FT-Protein selbst ist.Ob es jedoch das alleinige Signal ist, könnenwir noch nicht sagen. Ein weiterer Beweis fürdie Richtigkeit unserer Arbeit sind die Ergeb-nisse japanischer Reisforscher, die mit ihrem

Pfropfexperiment bei Reispflanzen zu dem glei-chen Ergebnis wie wir kommen. Die aktuellenErgebnisse werden sicherlich auch als eine ArtFunktionsmuster für andere Transportwegeüber längere Distanzen dienen können.

Unsere aktuellen Entdeckungen bauen aufArbeiten auf, in denen wir herausfanden, dassdas FT-Gen nur im Frühling und im Sommeraktiviert wird (Valverde et. al., Science, 2004),sowie auf den Ergebnissen unserer Kollegenvom Max-Planck-Institut für Entwicklungsbio-logie und vom John Innes Centre, die in einergemeinsamen Studie zeigen konnten, wie dasFT-Protein jene Gene beeinflusst, die Blüteninduzieren. Die Forscher stellten fest, dass FTan ein weiteres Protein – FD – bindet, das sei-nerseits die Aktivität von Genen steuert, diedazu führen, dass sich Gruppen von unspezia-

lisierten Stammzellen an den Sprossspitzen zuBlüten entwickeln (Weigel et al., Science,2005). (Christina Beck, Claudia Vojta)

Originalveröffentlichung· Laurent Corbesier et al. “FT protein movement

contributes to long-distance signaling in floral

induction of Arabidopsis” Science, Online-Ver-

öffentlichung, 20. April 2007

Weitere Informationen erhalten Sie vonProf. Dr. George CouplandMax-Planck-Institut für Züchtungsforschung, KölnTel.: +49 221 5062-205E-Mail: coupland@mpiz-koeln.mpg.de

Ein wildes Weizenkorn hat alles, was derPflanzennachwuchs braucht – sogar dasWerkzeug, um sich in die Erde zu bohren.Seine beiden Grannen treiben es in dieErde: In der trockenen Luft des Tages bie-gen sich die Borsten nach außen. Nachts,vom Tau angefeuchtet, strecken sie sichdagegen. Über mehrere Tage schiebendiese Bewegungen, die Schwimmstößeneines Frosches ähneln, das Korn in dieErde. Dabei sorgen feine, widerhakenar-tige Silicahärchen auf der Außenseite derGrannen dafür, dass sich die Saat nurabwärts bewegen kann. Über einen ähn-lichen Mechanismus kann ein Wechselder Luftfeuchtigkeit auch Mikromaschi-nen antreiben. (Science, 11. May 2007)

Die Grannen des Wilden Weizens sindSteuer und Motor in einem: Sie steuern ein rei-fes Korn mit der Spitze abwärts zu Boden,indem sie die Saat im Fallen richtig ausbalan-cieren. Steckt das Korn dann in der Erde, ver-wandeln es die beiden Borsten in einen Bohrer

und treiben das Korn in die Krume. Die Kraftdazu gibt ihnen alleine die Luft, die an dennatürlichen Standorten des Wilden Weizenstagsüber trocken und nachts feucht ist. DerWeizen, den Landwirte anbauen, beherrschtden Trick dagegen nicht mehr.

Während des trockenen Tags krümmensich die beiden Grannen nach außen, in der

feuchten Nacht biegen sie sich dagegen zuein-ander. Denn die Kappe der Granne – die Seitealso, die sie ihrer Partnergranne zuwenden –reagiert anders auf Feuchtigkeit als ihre Außen-seite. Das liegt an der Konstruktion ihrer Zellu-losefasern, die Biologen Fibrillen nennen: In derKappe sind die Zellulosefibrillen ausschließlichparallel zur Granne angeordnet. Im unteren Teil

Wilder Weizen zeigt Muskeln Getreidekörner bohren sich mit Schwimmbewegungen in die Erde

Rivka Elbaum, Liron Zaltzman, Ingo Burgert und Peter Fratzl

Abb.: Eine Bohrmaschine für die Saat: I Der Samen und ein Teil der Grannen stecken im Boden (Der Pfeil deutet

auf ein Silicahärchen) II Wird es nachts feuchter, richten sich die Grannen auf und schieben so das Korn tiefer in

die Erde. Die Silicahärchen verhindern eine Bewegung nach oben. III In der trockenen Luft des nächsten Tages

biegen sich die Grannen erneut auseinander. So spannt sich der Bohrer, der den Samen in der nächsten Nacht

noch tiefer in den Boden treibt. Bild: Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung

Forschung · Technologien 24

GenomXPress 2/07

Ultraempfindliche genetische Bestimmungsme-thoden könnten Diagnostik und Therapie vonKrankheiten revolutionieren. Alle bisherigenVerfahren sind allerdings technisch viel zu an-spruchsvoll für eine breite Nutzung. MünchnerForscher um Thomas Carell haben nun eine sehreinfache Methode entwickelt, die auf dem Ver-stärkungsprozess der Schwarzweiß-Fotografieberuht. Wie in der Zeitschrift Angewandte Che-mie berichtet, ließe sich DNA damit prinzipiellbis in den Attomolbereich (10-18 mol, ein Tril-lionstel mol) detektieren.

Bei der Schwarzweiß-Fotografie wird Lichtvon den Silberbromid-Kriställchen einer licht-empfindlichen Schicht eingefangen. Dabei ent-stehen Häufchen aus Silberatomen. Bei deranschließenden Entwicklung katalysieren diesedie Reduktion der Silberionen des gesamtenKristalls zu elementarem Silber. Das Fotopapierwird an dieser Stelle schwarz. Im Prinzip kann

dieser Prozess einen Verstärkungsfaktor vonhundert Milliarden (1011) erreichen.

Einfaches Fotopapier reagiert nur auf UV-und Blaulicht, nicht auf rotes Licht. Damit auchrote Objekte abgebildet werden können, mussdem Fotopapier ein fotografischer Sensibilisa-tor zugegeben werden. Dies nützen die For-scher aus, um DNA zu "fotografieren": Sieknüpften eben solche Sensibilisatoren an dienachzuweisenden kurzen DNA-Schnipsel. Un-ter Dunkelkammerbedingungen träufelten siedie DNA-Lösung auf rotunempfindliches Foto-papier und bestrahlten es mit rotem Licht. Nachdem Entwickeln waren mit dem bloßen Augeüberall dort tiefschwarze Flecken erkennbar, wodie DNA-Lösung das Papier benetzt hatte.

Um zu beweisen, dass sich auch Pathoge-ne fotografisch entlarven lassen, wählte dasTeam einen DNA-Strang, der in seiner Mitte daskomplementäre Gegenstück zu einer kurzen

Sequenz aus dem Erbgut des Pesterregers ent-hält. Die beiden zueinander komplementärenEndstücke binden aneinander und zwingen denStrang in eine Haarnadelform. An ein Ende die-ser "Sonde" knüpften die Forscher einen Flu-oreszenzfarbstoff, an das andere einen Fluores-zenzlöscher. Wenn in der Haarnadelform Farb-stoff und Löscher nahe beieinander sind, wirddie Fluoreszenz gelöscht. Ist die Pest-DNA inder Probe, bindet das Mittelstück der Sondedaran, die Haarnadel geht auf und streckt sich,so dass Farbstoff und Fluoreszenzlöscher von-einander entfernt werden – die Fluoreszenz derSonde wird "angeknipst" und wirkt nun sensi-bilisierend auf Fotopapier. Auf ein Fotopapiergeträufelt und belichtet verursachen Probenmit der Sonde immer dann eine Schwärzung,wenn Pest-DNA enthalten war.(IdW 11.05. 2007)

Entlarvende Fotos von DNABitte recht freundlich: Ultraempfindlicher DNA-Nachweis mit Fotopapier

Renate Hoer

Technologien

des Grannenrückens sind sie dagegen beliebigorientiert. Das macht die Kappe nicht nur zehn-mal steifer als den Rücken. Die Anordnungmacht die Granne auch zu einer einfachenBohrmaschine. Wird es nämlich feucht, schwel-len alle Fibrillen nur in ihrer Breite an. Das heißtaber: Die Grannenkappe quillt nur seitlich auf,da dort alle Fasern in Längsrichtung verlaufen.Der Grannenrücken streckt sich dagegen, daeinige seiner Fasern auch senkrecht zu der Bor-ste liegen. Und mit ihm richtet sich die ganzeGranne auf.

Der Mechanismus ähnelt dem beim Öffnenvon Tannenzapfen. Der mittlere Bereich desGrannenrückens funktioniert wie ein Muskel,der die Grannen beugt und streckt. Der Muskelalleine reicht aber noch nicht, damit sich dieKörner in die Erde bohren können. Das geht nurdank der feinen Silica-, also Glashärchen, aufihrer Außenseite. Die Härchen wirken wieWiderhaken, was auch deutlich zu spüren ist,

wenn wir Grannen durch unsere Hände gleitenlassen: Vom Korn weg gestrichen laufen siegeschmeidig über die Haut, zum Korn hin ist derWiderstand der Härchen deutlich zu spüren.

Diese Silicahärchen verhindern, dass sichdie Grannen aus der Erde schieben, wenn sichdie Borsten nachts strecken. Sie können sichnur in die Erde bewegen und schieben das Kornso Nacht für Nacht ein bisschen tiefer in dieErde. Das fanden wir heraus, indem wir ein Wei-zenkorn und den unteren Teil seiner Grannen inein Tuch einschlugen. In dem Stoff verhaktensich die Silicahärchen. Nun erhöhten und senk-ten wir die Luftfeuchtigkeit abwechselnd.Tatsächlich rutschte das Korn mit jedem Feuch-tigkeitszyklus ein bisschen tiefer in das Tuch.

Der wilde Weizen nutzt diesen Mechanis-mus, um sich zu verbreiten. Denn die Grannentreiben den Samen mit ihren Schwimmbewe-gungen nicht nur in die Erde, sondern bewegenihn auch über die Erde. Wir haben nach dem

Mechanismus der Grannen bereits einfacheMaschinen und Muskeln gebaut, die Verände-rungen der Luftfeuchtigkeit in Bewegungumsetzen. Wir sehen darin auch einen mögli-chen Beitrag, erneuerbare Energien zu nutzen,indem wir die Möglichkeit, die Energie derSonne auf diese Weise in Bewegung umzuset-zen (Peter Hergersberg, Katja Schulze).

Originalveröffentlichung· Rivka Elbaum, Liron Zaltzman, Ingo Burgert,

Peter Fratzl, The Role of Wheat Awns in the Seed

Dispersal Unit, Science 316, 884-886 (2007).

11. May 2007

KontaktProf. Dr. Peter Fratzl Direktor, Abteilung BiomaterialienMax-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung, PotsdamE-Mail: Peter.Fratzl@mpikg.mpg.de

Portrait25

Wer neue Universen sucht, muss nicht ins All.Er muss auch nicht die Tiefsee durchtauchen.Um andere Welten zu finden, reicht eine Handvoll Boden. In diesem kleinen Haufen, wimmelnwenigstens so viele Lebewesen, wie es Men-schen auf der Erde gibt. Grob geschätzte hun-dert Millionen – Experten schätzen die Zahleher höher – verschiedene dieser kleinen Orga-nismen tummeln sich auf dieser Welt herum,und gerade ein 0,005 Prozent davon – nämlichetwa 5.000 bis 6.000 – können Mikrobiologenderzeit auseinander halten. Dafür bedarf esschon einiger Vergrößerungsgläser, feiner Ge-rätschaften – ganz wichtig – enorm guter Be-obachtungsgabe.

An der Universität Saarbrücken im Gebäu-de A 2.4 gibt es solche Apparaturen: Auf denLaborbänken sammeln sich neben Pipetten undGlasflaschen gefüllt mit den unterschiedlich-sten Lösungen, dünne untertassengroße durch-sichtige Schälchen, die Petrischalen, angerei-chert mit einem dicken gelblich-durchsichtigemBoden, eine Art Ersatzboden für Mikroben. „Siehaben alle andere Vorlieben, die einen brau-chen Sauerstoff zum Überleben, wiederumandere sterben, wenn sie zu viel aufnehmen“,sagt Olena Perlova. Sie hat das Züchten vonMikroorganismen zu ihrem Beruf gemacht. Undbetreut die Studenten, Diplomanden und Dok-toranden, die während ihres Studiums eineWeile am Institut für Pharmazeutische Biotech-nologie verbringen wollen. Was wohl schwererist?

Sie lacht laut auf. Beide machen ihr Spaßund beide bringen sie manchmal zur Verzweif-lung. Olena Perlova lacht viel. Sowohl über ihremenschlichen also auch über ihre mikrobiellenZöglinge. Mit einer Begeisterung, die andereForscher mit den Jahren durch Routine erset-zen, schaut sie auf ihren Monitor. Auf einemFoto (s. Abbildung S. 27) sind kleine runde Son-nen, wie von Kindern gemalt, zu sehen. „Das“,sagt sie, „sind Sorangien von der Art cellulo-sum.“ Mit ihnen beschäftigt sie sich täglich.

Sorangien gehören zu den Myxobakterien,kleinen Wunderwerkzeuge in der Mikroben-welt. Ohne dass der Mensch Hand anlegenmusste, liefern die gutwilligen Keime Wirkstof-fe gegen Pilze, Bakterien und auch Zellgifte –und präsentieren sich der Forschung damit alsideale Vorbilder für die Entwicklung von Pflan-zenschutzmitteln, neuen Antibiotika oderKrebsmitteln. „Und Sorangien sind die talen-tiertesten Vertreter unter ihnen“, erzählt OlenaPerlova fast mit ein wenig mütterlichem Stolzüber ihre Zöglinge. Sie würden fast die Hälfteder myxobakteriellen Naturstoffe produzieren.Wozu diese alle die wehrreichen Stoffe benöti-gen, ist oftmals nicht klar. Von einigen weißman, dass sie damit andere Konkurrentenbekämpfen, doch wofür sie viele andere Stoffeausscheiden, gibt den Wissenschaftlern nochviel Nahrung zu forschen. Etwa 500 dieserSekundärmetabolite kennt man heute, doch esscheinen noch weitaus mehr zu sein. Im Rah-men des von der Universität Bielefeld koordi-

nierten Genomik-Netzwerkes setzt Perlovaalles daran, das Erbgut der Sorangien aufzu-klären. „Modell-Myxobakterium Sorangiumcellulosum verfügt mit 13,1 Millionen Basen-paaren über das größte bekannte Genom unterBakterien – mehr als in der Bäckerhefe, diebereits zu den höheren Organismen zählt“,klärt sie auf.

Wirkstofffabrik aus dem BodenÜberhaupt führten die emsigen Produzen-

ten die Mikrobiologen immer wieder mal an derNase herum. Beschrieben die einen sie als eine,im luftdurchsetzten Boden mit einer Prise salzi-ger Naturverbindungen in ihrer Umgebunglebende Mikrobe, die kläglich eingeht, sobald

Detektivarbeit bei BakterienMyxobakterien bilden Wirkstoffe für Pflanzenschutzmittel, Krebstherapien und Antibiotika. Kein Wunder, dass sie das größte bislang bekannte bakterielle Erbgut tragen. Olena Perlova gehört zu dem Team, das die Pionierarbeit übernimmt, das Genom aufzuklären – und damit die wirtschaftliche Bedeutung der Bakterien zu stärken

Edda Grabar

Portrait

Portrait 26

GenomXPress 2/07

der pH-Wert zu sauer wird, entdeckten anderesie – erst kürzlich – im Meeresboden völligohne freien Sauerstoff auskommend. Vor densalzhaltigen Kalihalden im Harzer Vorland fan-den sie sogar solche, die ohne hohe Salzkon-zentration nicht leben können. Mehr noch: Siehaben einen höchst ungewöhnlichen Lebenszy-klus, der Forschern manches Mal Anlass gab, siemit niederen Pilzen zu verwechseln: „Myxo-bakterien sind die einzigen Bakterien, die,wenn sie sich zusammenlagern, auch Frucht-körper bilden können“, erzählt die Wissen-schaftlerin. Eben wie die der niederen Pilze.Diese Polypen-artigen Auswüchse bilden eineungeheure Zahl an Sporen – eine Lebensform,mit denen die Bakterien auch unwirtliche nah-rungsarme Zeiten überdauern können.

Großartig für die Natur, doch Perlova ver-weist auf eine Eigenschaft, die diese unge-wöhnlichen Bakterien im Vergleich mit anderensehr benachteiligt. „Sie wachsen extrem lang-sam“, sagt sie. Und das sei tatsächlich ein Pro-blem für ihren Einsatz in der Industrie. Dankihrer Fähigkeiten wären die Myxobakterienzwar prädestiniert, einmal die Fermenter – dieHochöfen der weißen Biotechnologie, in denenBakterien ihre Arbeit verrichten – zu füllen. Bissie aber genug Masse erreicht haben, vergehtaus wirtschaftlicher Sicht eine halbe Ewigkeit.Schnelle Sorangien benötigen bis zu sieben,langsame sogar 16 Stunden, um sich zu teilen.Im Vergleich dazu: Die bakteriellen Fabriken,die derzeit eingesetzt werden, bestehenhauptsächlich aus Escherichia coli. „Die brau-chen dafür gerade 20-30 Minuten“, erklärt dieMikrobiologin.

Der Wirkstoff Soraphen entstammt etwader Sorangien-Produktion. Er hemmt die Fett-säuren-Synthese bei Pilzen und bewährte sichals Fungizid gegen Apfelschorf, Mehltau undPilzinfektionen der Riesling-Silvaner-Traubehervorragend. Bevor er jedoch noch die Mark-treife erlangte, wiesen Forscher allergischeReaktionen bei verschiedenen Versuchstierennach, die seinen Einsatz verhinderten. Doch dieMikrobiologen entdeckten einen weiterenSchatz hinter der zarten Bakterienhülle vonSorangien aus Sambesi. Sie nämlich produzie-ren einen Stoff, der genauso wirkt, wie ein gän-giges Krebsmittel: Epothilon stört die Zelltei-lung. Es hemmt den Abbau von so genanntenMikrotubuli, die im weiteren Sinne dazu die-nen, die Chromosomen bei der Zellteilunggleichmäßig auf zwei Zellen zu verteilen. Nachdem die Struktur dieses Stoffes aufgeklärtwurde, befinden sich nun einige der synthetisch

hergestellten Derivate in fortgeschrittenen kli-nischen Prüfungen. Ihr entscheidender Vorteil:Auch Krebszellen, die gegen das herkömmlicheKrebsmittel resistent sind, sprechen auf diemikrobielle Variante an.

Von Beruf: Lebenskünstlerin Olena Perlova als Mikrobiologin zu be-

zeichnen, trifft nur die halbe Wahrheit. Ihr Planwar es Lehrerin zu werden – für Biologie undChemie. Das aber war noch in der Ukraine, dort,wo sie geboren ist. Eine halbe Ewigkeit scheintdiese Zeit bereits vorbei zu sein. Dabei ist siedoch erst 38 Jahre. In Dnepropetrowsk ist sieaufgewachsen. Dort lebt ihre Mutter. Sie gingzur Schule und studierte dort. Sie habe niedaran gedacht, ihre Heimat zu verlassen, sagtsie. Und: „Mit 22 Jahren hatte ich mein Diplom,meinen Mann, und das erste Kind. Sie mussgrinsen, als sie sich an ihre Prüfung erinnert.Die verläuft gänzlich anders als es an deut-schen Universitäten der Fall ist. Die Studentenkommen am selben Tag in kleinen Gruppen. Alssie an der Reihe war, drückte sie ihren Sohn ein-fach ihren Mitstudenten in den Arm.

So einfach war das. Doch das sollte sichbald ändern. In dem Moment, als sie mit undwegen ihrem Mann ihrem Vaterland denRücken kehrte und nach Deutschland kam. Mitzwei Kindern, ohne ein Wort deutsch, mit nichtsals ihrer Ausbildung, erinnert sie sich – heutespricht sie übrigens fließend deutsch, durch-setzt von diesem weichen und rollendenAkzent, der für russischsprachige Menschen socharakteristisch ist – und einen selbst die sach-lichste Erklärung verzückt zuhören lässt.

Der Beginn in Deutschland war erst einmalnüchtern. Sie landete in Bielefeld. Keine Stadt,die sich durch besondere Schönheit auszeich-net. Aber Olena Perlova ist kein Mensch, dersich hängen lässt. Deutsch zu lernen, war für siedie erste Selbstverständlichkeit. „Ich mussdoch verstehen, was in dem Land, in dem ichlebe, vor sich geht“, sagt sie bestimmt. Ging siedie ersten Jahre wegen der Kinder nicht arbei-ten, änderte sich das schlagartig, als auch derJüngere nach zwei Jahren den Kindergartenbesuchte. Sie marschierte zum akademischenAuslandsamt der Universität. „Hier bin ich, waskann ich tun“, war der Satz, der ihr die Türenzum Institut für Mikrobiologie und Gentechno-logie in Bielefeld öffnete. Dort warteten derStickstoffaustausch von Bakterien und Pflanzendarauf, erforscht zu werden, und so verfasstesie eine Doktorarbeit über Bakterien, die dem

Zuckerrohr fixierten Stickstoff liefern. Nochheute ist die knapp 1,70 m große Brünetteihrem Mentor Rudolf Eichenlaub für dieseChance dankbar.

Ab in den MikrokosmosIhr Weg führt sie weiter nach Braun-

schweig an die Gesellschaft für Biotechnologi-sche Forschung (GBF – heute Helmholtz-Zen-trum für Infektionsforschung, HZI) und damit zuProjektleiter Rolf Müller und den Sorangien.Vorwenigen Jahrzehnten, etwa zu dem Zeitpunktals der erste Wirkstoff gegen Pilzinfektionenaus den Mikroben identifiziert wurde, gründe-ten die GBF-Forscher ein Myxobakterien-Archiv, das heute etwa 7000 Stämme umfasst,die sich alle in drei Unterordnungen einteilenlassen: den Cystobacterineae, den Nannocysti-neae und eben den Sorangiineae. Dabei stell-ten die Wissenschaftler fest, dass ihre nützli-chen Nebenprodukte sich selten mit denen vonder anderen Produzenten-Gruppen überschnei-den: Was A herstellt, kommt bei B nicht vor –und umgekehrt.

Auf dem mikrobiellen Seziertisch vonOlena Perlova liegt Sorangium cellulosum –eine Zellulose zersetzende Variante. Dass dieWahl gerade auf den Stamm So ce56 fiel, istdessen besonderen Eigenschaften zu verdan-ken. „ Dieser Stamm wächst vergleichsweiseschnell ohne zu verklumpen und behält auchseine Fähigkeit, Fruchtkörper zu bilden “,erklärt sie. Denn, fährt sie fort, einen Stammwachsen zu lassen, ist eine Sache, damit abergenetisch weiter arbeiten zu können, eineandere. Von den 1800 Sorangien-Stämmen, diebei der GBF/HZI liegen, könne man bisher nurdie wenigsten gentechnisch bearbeiten. IhreFähigkeit, Sporen zu bilden, würden etwa diemeisten unter Laborbedingungen verlieren.Nun dient Sorangium cellulosum So ce56 alsgenetische Blaupause für diese Unterordnungder Myxobakterien.

Molekularbiologische Untersuchungengleichen einer Detektivarbeit, besonders wennes um Organismen geht, die den Forschernnoch so viele Rätsel aufgeben. „Fast 40 Prozentder Gene im Erbgut von S. cellulosum ver-schlüsseln die Information für Proteine, die wirentweder noch gar nicht kennen, oder von derFunktion wir nichts wissen“, erklärt Olena Per-lova. Sie stellt eine interessante Kalkulationauf. Das seien mehr als 3000 Gene, rechnet siezusammen. So viel wie das gesamte Genommancher anderer Bakterien umfasst. Die

Portrait27

Gesamtzahl von etwa 9.500 Genen entsprichtetwa einem Drittel des menschlichen Erbguts.„Wir untersuchen wie sich Umwelteinflüsse aufdas Erbgut und den Stoffwechsel des Organis-mus auswirken,“ Sagt Olena Perlova. Ein bis-schen erinnert das an die Arbeit von Detekti-ven. Ein Teil sucht nach den Puzzlestücken desGroßen und ein anderer Teil setzt sie zusam-men.

Das, was die Forscher in ihrem Modellor-ganismus finden, können sie an die anderenMitglieder der Familie übertragen. „Je ähnli-cher Gene auf dem Chromosom organisiertsind, desto näher sind sie miteinander ver-wandt“, sagt Perlova. Je weiter der Verwand-schaftsgrad reicht, so schlussfolgert sie, destounterschiedlicher müssten auch die Signalwegeund Regulationsmechanismen arbeiten. Dassdie Myxobakterien auf ihre Art miteinandersprechen können, ist klar. Sogar Frank Schät-zing erwähnte die Zwerge in seinem Bestseller„Der Schwarm“, gerade als die Horde an Wis-senschaftlern die Kommunikation zwischenden aggressiven Einzellern aufklärten. „Span-nendes Buch“, sagt die Mikrobiologin, „undklasse recherchiert.“ Selbst ihr ältester Sohnhätte es verschlungen. Die Grenze zwischenFakten und Fiktion sei absolut fließend. Und dieSprache der Bakterien völlig richtig beschrie-ben. Sonst wären sie ja nicht in der Lage dickeTeppiche und letztlich Fruchtkörper zu bilden.„Einige Kommunikationssignale konnte manbeispielsweise bei Myxococcus xanthus ent-schlüsseln“, sagt die Mikrobiologin.

Das sei zwar nicht ihre Arbeit gewesen,aber man sei bei der Untersuchung von Mikro-ben in jeder Hinsicht auf ein gutes Netzwerkangewiesen. So stammt der Stamm, den OlenaPerlova in Saarbrücken untersucht, aus derBraunschweiger Zucht. Die Genchips, mit derenHilfe sie schaut, welche Gene zu welchem Zeit-punkt eingeschaltet sind, kommen von AnkeBecker (siehe GenomXpress 3.04) aus Bie-lefeld.

(Keine) Kinder von Akademikern„Die Myxobakterien machen es einem

nicht gerade einfach“, sagt Perlova. Viele Bak-terien teilen ihr Genom auf. Die größte Anzahlder Gene liegen in der Regel auf einem ring-förmigen Chromosom, während sie einen klei-neren Teil auf so genannten Plasmiden ausla-gern – die sie unter bestimmten Bedingungensogar mit anderen Bakterien austauschen. DenMolekularbiologen sind diese Plasmide äußerst

willkommen. Sie lassen sich einfach isolieren,manipulieren und wieder einsetzen. „NurMyxobakterien machen das nicht“, seufzt Per-lova.

So nutzte sie Transposons, springendeGene, die natürlich vorkommen, die man aberauch gentechnisch verändern kann. Tatsächlichhopsen sie willkürlich in das Erbgut. Perlovakoppelt sie mit einem Resistenzgen, bringt es indie Bakterien und setzt sie auf einem sogenannten Selektivmedium auf. So stellt siesicher, dass lediglich Vertreter, die das Resi-stenzgen – und damit eben auch das Transpo-son – sich in das Chromosom eingefügt haben.„So erhalte ich Markierungspunkte im Genom,an denen man sich für die Genanalysen orien-tieren kann“, erklärt sie. Künftig wird sie wohlauch daran arbeiten, wirtschaftlich wichtigeGene in andere Bakterien wie E. coli zu über-tragen, „damit es dann auch mit der Produkti-on schneller geht”. An den Vorbereitungen sol-cher Kombinationen arbeiten die Saarbrückermit Hochdruck.

Dass es sie überhaupt ins Saarland ver-schlug, liegt an ihrem nun langjährigen Vorge-

setztem Rolf Müller. Der nämlich wurde vonBraunschweig an die frankophile Universitätberufen. Und nahm Olena Perlova mit. „Wirfühlen uns hier wohl“, sagt sie und meint damitihren Mann, ihre Söhne und sich. Die Spröss-linge, heute 18 und 16 Jahre alt, weigern sichinzwischen beharrlich die Großstadt mit Dorf-charakter wieder zu verlassen. Aus der Ukrainenach Deutschland, nach Bielefeld, nach Braun-schweig und weiter nach Saarbrücken – allesder Karriere ihrer Mutter wegen – das sei schonein bisschen viel für Kinder, sagt sie. Olena Per-lova ist in das Dilemma gekommen, dem sichdie meisten deutschen Akademikerinnen aus-gesetzt sehen – und an dem der Wunsch derPolitker, dass Paare mehr Kinder in die Welt set-zen kläglich scheitert. Forschungsstellen sindmeist auf ein bis drei Jahre begrenzt und mitdem Mutterdasein selten zu vereinigen. Paarebekommen nur selten an derselben Universitäteinen Job. Das stellt schon Beziehungen aufeine Belastungsprobe – wie viel schlimmermuss es Familien ergehen? Ob Olena PerlovaKinder in Deutschland bekommen hätte, weißsie nicht zu beantworten.

Kunst unterm Mikroskop: Die Kolonien von Sorangium cellulosum sehen aus wie kleine Sonnen.

Firmenportrait 28

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Firmenportrait

Wenn in der Landwirtschaft über Biotechnolo-gie gesprochen wird, so sind fast immer engeAssoziationen zur Gentechnik vorhanden, diesich meist in einer ablehnenden Haltung zurBiotechnologie im Allgemeinen darstellen.

Dabei sind die Anwendungen biotechnolo-gischer Verfahren in der Landwirtschaft schonsehr alt und sollten als klassische Anwen-dungsbereiche nicht außer Acht gelassen wer-den. Käse-, Wein- und andere Herstellungsver-fahren sind seit Jahrtausenden die grundlegen-den Prozesse der Biotechnologie schlechthin.

Mikroorganismen oder Enzyme tun ihreArbeit – meist im Verborgenen und für dasmenschliche Auge oft nicht zu sehen – an allenEcken und Enden in der landwirtschaftlichenProduktion oder in der Verarbeitung der Pro-dukte zu hochwertigen Lebens- oder Futter-mitteln – von der Kompostierung über Ge-schmacksaromen, Starterkulturen für Wurst-

herstellung oder Futterkonservierung (Silie-rung) bis zu probiotischen Bakterienkulturenim Joghurt.

Biotechnologie – Innovations-motor für den PflanzenschutzAuch im modernen – integrierten wie öko-

logischen – Pflanzenschutz werden in zuneh-mendem Maße natürliche Regelmechanismenfür die Unterdrückung von Schädlingen undKrankheitserregern kommerziell genutzt. DieGründe dafür sind:• zunehmendes Umweltbewußtsein der Kunden• scharfe Rückstandsauflagen im Handel und • fehlende Zulassungen wirksamer chemischer

Pflanzenschutzmittel für viele Indikationen.Diese Breite der Anwendungsmöglichkeiten fürklassische biotechnische Verfahren ist die Basisfür die Tätigkeit der ABiTEP GmbH. Die ABiTEPGmbH wurde im September 2005 vom ge-

schäftsführenden Gesellschafter Dr. HelmutJunge gemeinsam mit seinem Partner Dipl. Ing.(FH) Paul Beifort und dem Wissenschaftler Prof.Dr. Rainer Borriss, Humboldt-Universität zu Ber-lin, Institut für Bakteriengenetik, gegründet.

Die junge Firma hat jedoch mit dem ehe-maligen Forschungszentrum für Biotechnologie(später FZB Biotechnik GmbH) eine lange Vor-geschichte für ihre Tätigkeit auf diesem Gebiet.Bereits 1984 begann eine enge Kooperationmit der Humboldt-Universität zu Berlin und denStadtgütern Berlin. Ziel war es, schwer be-kämpfbaren pilzlichen Pflanzenkrankheiten mitbiologischen Waffen zu Leibe zu rücken. In denJahren 1984 bis 1990 wurde aus gärtnerischgenutzten Böden eine Vielzahl von Mikroorga-nismen isoliert und gegen bodenbürtige Krank-heiten bei Gemüse- und Zierpflanzen getestet.Die wirksamsten Stämme wurden charakteri-siert, in Flüssigfermentationen vermehrt und in

Firmenportrait: ABiTEP GmbH Angewandte Biotechnologie für Landwirtschaft und Gartenbau

Abb. 1: Kartoffel-Pflanzmaschine mit aufgesatteltem Behälter zur flüssigen Pflanzgutbeizung Abb. 2: Rhizoctonia-Fäule an einer Salatpflanze.

Photo: Dr. Laun, DLR Neustadt, Rheinpfalz

Firmenportrait29

umfangreichen Versuchen getestet. Erste erfol-greiche Praxisanwendungen dieser Kulturlö-sungen in großen Gewächshausanlagen konn-ten so schon bis 1990 organisiert werden.

Im Ergebnis weiterer Entwicklungsarbei-ten konzentrierte man sich auf Vertreter dertechnisch gut zu bearbeitenden Bacillen unddie kleinen Helfer konnten deutliche Erfolge beider Reduzierung so wichtiger Krankheiten wieder Schwarzbeinigkeit (Rhizoctonia solani) beiKartoffeln (Bild 1 zeigt eine Pflanzmaschine beider Flüssigbeizung von Kartoffeln mit Bacillus),der Salatfäule (Bild 2) und der Fusarium-Welkebei Cyclamen oder Astern erringen.

In einer engen Zusammenarbeit mit derBayer CropScience konnte 1999 eine Marktein-führung des Produktes Bacillus subtilis FZB24®

als Pflanzenstärkungsmittel in Deutschland,Österreich und der Schweiz erreicht werden.

Nach Schließung der Firma FZB Biotechnikim Frühjahr 2005 war es deshalb die vorrangi-ge Aufgabe der jungen Firma, alle zufriedenenKunden der vergangenen Jahre in der Saison2005 wieder zuverlässig mit Produkten zu ver-sorgen.

Eine schwierige Anfangsphase machte esden Gründern nicht leicht. In kurzer Zeit konn-te aber die Produktion stabilisiert und die Bear-beitung von Forschungsaufgaben organisiertwerden. Neue und anwenderfreundliche For-mulierungen und neue Produkte konnten inden vergangenen 2 Jahren erfolgreich ent-wickelt und am Markt plaziert werden.

Enge Verbindung zwischen Wissenschaft und PraxisDie wissenschaftlichen Untersuchungen

zur Wirkungsweise von Bacillus im Pflanzen-schutz wurden insbesondere am Institut fürBakteriengenetik der Humboldt-Universitätdurchgeführt (IDRISS et al., 2002; KOUMOUTSIet al., 2004; CHEN et al. 2006 u.a.).

Die Arbeiten bestätigten die bereits früherpostulierte sehr komplexe Interaktion zwischenPflanze, Antagonist und Pathogen (Bild 3).Nach der Applikation von Bacillus kommt es zurBesiedlung der Pflanzenwurzel und zur Ver-mehrung von Bacillus unter Nutzung der Wur-zelausscheidungen.

Neben einer starken Konkurrenzwirkungdieser Besiedlung gegenüber Pathogenen kön-nen durch die Bildung verschiedenster Sekun-därmetabolite (Lipopeptide, Polyketide u.a.),Enzyme und Phytohormone an der Pflanzen-wurzel unterschiedliche Effekte festgestelltwerden:

• Förderung der Wurzelentwicklung• Stimulierung des Sproßwachstums• Erhöhung der Vitalität und Ertragsleistung• Reduzierung von Krankheitserregern.Die Aufklärung des Genoms vom Stamm Ba-cillus amyloliquefaciens FZB42 erlaubte durchdie Ausschaltung der für die Bildung bestimm-ter Metabolite verantwortlichen Gensequenzendie gezielte Untersuchung der einzelnen Wirk-stoffe und ihren möglichen Anteil an der kom-plexen Interaktion.

Im Rahmen von Förderprojekten (z.B. Ge-nomikPlus) werden diese Zusammenhängeweiter aufgeklärt und Schlußfolgerungen füreine gezielte Nutzung dieser Kenntnisse füreinen umweltfreundlichen, nachhaltigen Pflan-zenschutz zum Nutzen der Verbraucher ein-gesetzt.

Produktion, Dienstleistung und Forschung unter einem DachHeute hat die ABiTEP GmbH nach knapp 2

jährigem Bestehen bereits 6 Mitarbeiter. DieTätigkeit gliedert sich in 3 Bereiche. Schwer-punkt der Aktivitäten ist nach wie vor die Her-stellung der eigenen Produkte auf der Grund-lage wissenschaftlich geprüfter, hoch aktiverBacillus-Stämme. Gemeinsam mit Vertriebspart-nern in vielen Ländern in Europa, aber auch inden USA, Asien und Südamerika werden Versu-che organisiert und der Vertrieb organisiert.

Die ABiTEP GmbH stellt ihre modernen,gut ausgestatteten Labor- und Produktionska-pazitäten jedoch auch für Auftragsproduktio-nen und Dienstleistungen zur Verfügung undsorgt mit einem hoch motivierten und erfahre-nen Team für zufriedene Kunden.

Darüber hinaus sind die hoch qualifizier-ten Mitarbeiter in F&E-Projekten an der Ent-wicklung neuer Produkte oder Verfahren(www.bactofruct.org) bzw. an der Übertragungvon biotechnologischem Know How in andereLänder beteiligt.

Alle Arbeiten und Projekte folgen der Phi-losophie der Gründer und sind auf die erfolg-reiche Nutzung klassischer biotechnischerMethoden in der Landwirtschaft gerichtet.

Literatur1. Elsorra E. Idriss, Oliwia Makarewicz, Abdelazim

Farouk, Kristin Rosner, Ralf Greiner, H. Bochow,

Thomas Richter, and R. Borriss: «Extracellular phyta-

se activity of Bacillus amyloliquefaciens FZB45 con-

tributes to its plant-growth-promoting effect» –

Microbiology (2002), 148, 2097-2109

2. Alexandra Koumoutsi, Xiao-Hua Chen, Anke Henne,

Heiko Liesegang, Gabriele Hitzeroth, Peter Franke,

Joachim Vater, and Rainer Borriss. “Structural and

Functional Characterization of Gene Clusters Direc-

ting Nonribosomal Synthesis of Bioactive Cyclic

Lipopetides in Bacillus amyloliquefaciens FZB42” – J.

Bacteriol., 186, Febr. 2004. p. 1084-1096

3. Xiao-Hua Chen, Joachim Vater, Jörn Piel, Peter Fran-

ke, Romy Scholz, Kathrin Schneider, Alexandra Kou-

moutsi, Gabriele Hitzroth, Nicolas Grammel, Axel

W. Strittmatter, Gerhard Gottschalk, Roderich D.

Süssmuth, and Rainer Borriss. “Structural and Func-

tional Characterization of Three Polyketide Synthase

Gene Cluster in Bacillus amyloliquefaciens FZB42” –

J. Bacteriol., 188, June 2006. p. 4024-4036

KontaktDr. Helmut JungeABiTEP GmbH E-mail: info@abitep.deWeb: www.abitep.de

Abb. 3: Darstellung der komplexen Wechselwirkungen zwischen Bacillus, Pflanze und Pflanzenpathogen

News & Confuse · Info 30

GenomXPress 2/07

News & Confuse Info

Werner Goebel, langjähriger Inhaber des Lehr-stuhls für Mikrobiologie der Universität Würz-burg und Sprecher des KompetenzzentrumsPathoGenoMik wurde mit einem Symposiumzum Thema „New Aspects of Infectious Disea-ses: From Genomics to New Vaccine Develop-ment“ (1./2. April in Würzburg) verabschiedet.Unter den Sprechern des hochkarätig besetztenMeetings waren neben einer Reihe ehemaligerMitarbeiter und mehrerer langjähriger Kollegenaus dem In- und Ausland auch die durch dasPathoGenoMik-Programm geförderten Wissen-schaftler Jürgen Wehland (Braunschweig), Tho-mas F. Meyer (Berlin), Jürgen Heesemann (Mün-chen), Trinad Chakraborty (Gießen) und StefanH. E. Kaufmann (Berlin).

Den Eröffnungsvortrag im Rahmen einerstimmungsvollen Feierstunde hielt Mike Gilmo-re (Boston), der in den achtziger Jahren mitWerner Goebel in Würzburg unter anderemüber Plasmidreplikation und einem Bacillus ce-reus Cytolysin arbeitete. Mike Gilmore berich-tete über seine jüngsten Arbeiten zu Entero-coccus faecalis und dabei insbesondere über diemolekularen Mechanismen der Synthese, desExports und der Regulation der Expression desenterococcalen Hämolysins, welches von denBakterien erst nach der Wahrnehmung eukary-

ontischer Zielzellen synthetisiert und exportiertwird. Colin Hughes, (Cambridge) der die ersteSession des anschließenden Symposiums eröff-nete, arbeitete ebenfalls zu Beginn der achtzi-ger Jahre in Goebels Labor am Escherichia coliHämolysin und setzte diese Arbeiten nach sei-ner Rückkehr nach England sehr erfolgreichfort. Colin Hughes berichtete unter anderemüber die molekulare Struktur der TolC-Pore inder äußeren bakteriellen Membran und wiederen für den Transport des Hämolysins not-wendige temporäre Öffnung durch die Interak-tion mit dem HlyDB-Komplex der inneren Mem-bran ermöglicht wird.

Jose-Antonio Vazquez-Boland (Bristol)stellte eine neue Hypothese vor, nach der diebeiden Internaline InlA und InlB auch bei derAusbreitung von Listeria monocytogenes vonZelle zu Zelle eine wichtige Rolle spielen sollen.Dies würde eine Erklärung für das bisher unver-standene Phänomen liefern, dass die Expressi-on der beiden Oberflächenproteine, denen bis-lang eine ausschließliche Rolle bei der Invasionzugeschrieben wurde, massiv induziert wird,sobald sich L. monocytogenes im Zytoplasmaseiner Zielzellen befindet. Carmen Buchrieser(Paris) berichtete über ihre globalen Analysender Genexpression von Legionella pneumophila

während der intrazellulären replikativen Phasebzw. der anschließenden Transmissionsphasedieser fakultative intrazellulären Bakterien.Dabei zeigte sich, dass während der replikati-ven Phase vor allem die für die rasche Vermeh-rung notwendigen Proteine der Replikations-,Transkriptions- und Translationsmaschineriesowie die für den Import von Aminosäuren not-wendigen Proteine stark exprimiert werden.Dagegen ist die Transmissionsphase durch dieExpression der Flagellen, des Dot-Icm-Typ4-Sekretionssystems und einer großen Zahl vonRegulatoren gekennzeichnet.

Arturo Zychlinski (Berlin) sprach über seineneuesten Resultate zu den von ihm kürzlicherstmals beschriebenen NETs (Neutrophil Ex-tracellular Traps), fädigen Komplexen aus chro-mosomaler DNA, Histonen und Elastase, dievon aktivierten neutrophilen Granulozyten imZuge eines neuen Typs von Zelltodes ausge-schleust werden und unterschiedliche Mikroor-ganismen attackieren und abtöten können.Schließlich seien noch die Vorträge von JürgenHeesemann, Trinad Chakraborty und PhilippeSansonetti (Paris) zu erwähnen, die sich mitFragen der Entwicklung neuer bakteriellerImpfstoffe gegen Shigellose und auch neuerbakterieller Trägerstämme auf der Basis von

From Genomics to New VaccinesDas Good-bye-Symposium für Prof. Dr. Werner Goebel nach fast 33 Jahren als Ordinarius für Mikrobiologie an der Universität Würzburg

Michael Kuhn, Würzburg

DFG-Vizepräsident Jörg Hacker bei seinem Grußwort. Mike Gilmore beim Festvortrag. Enikö Török und Werner Goebel nach ihrem Konzert.

News & Confuse · Info31

Anfang Juli 2005 formierten sich interessierteFirmen zum Industrieverbund MikrobielleGenomforschung (IMG) mit dem Ziel der Indu-strie auf diesem Gebiet eine Stimme zu geben.Der IMG bündelt die vorwettbewerblichenInteressen und Erfahrungen von verschiedenenUnternehmen der Chemie-, Agro-, Biotech-Nahrungsmittel- und Konsumgüterindustrie.Der Verbund ist fokussiert auf die Genomfor-schung an Mikroorganismen und will damit dieindustrielle Entwicklung der weißen Biotechno-logie voranbringen.

ProjekteIm Sommer 2006 gelang es, aus den Rei-

hen des Industrieverbunds heraus eigene indu-striegeführte Verbundprojekte mit industriellenund akademischen Partnern zu formulieren undals Förderprojekte zur Begutachtung einzurei-chen. Das Ziel war, eine zweite industriegetra-gene Säule neben die akademische Netzwerk-struktur der GenoMik-Plus Fördermaßnahmezu stellen.

Im Dezember 2006 wurde in gleichzeitigveröffentlichten Presseerklärungen von BMBFund IMG dann über die Absicht zur Förderungder genehmigten industriegeführten Projekteberichtet. Der IMG hat in diesem Zusammen-hang ein neues Modell von gemeinsamem Vor-gehen und der Kooperation der Industrie unter-einander und mit akademischen Partnern abge-geben. Hierdurch kann der IMG mit einergewissen Berechtigung auch als technologieo-rientierter Cluster gesehen werden, der aufnationaler Ebene die Industrieinteressen in dermikrobiellen Genomforschung und in der Kon-sequenz auch in der mikrobiellen Systembio-technologie vertritt.

Eintragung ins VereinsregisterEnde Februar ist die Eintragung als e.V. ins

Vereinsregister in Düsseldorf erfolgt. Das Grün-dungsprotokoll wurde von elf Firmen unter-zeichnet. Seither sind drei weitere hinzuge-kommen. Die derzeitigen Mitglieder des IMGsind: Agowa Gesellschaft für molekularbiologi-sche Technologie mbH, Bayer CropScience AG,Biopract GmbH, BRAIN AG, Degussa GmbH,Evocatal GmbH, Febit Biotech GmbH, GATCBiotech AG, Henkel KGaA, Milupa GmbH, Silan-tes GmbH, Südzucker AG, Symrise AG, und dieWacker Chemie AG. Mit einer Reihe weitererFirmen werden derzeit Gespräche über eineAufnahme in den Verbund geführt. Der IMG iststolz auf das Portfolio von kleinen, mittlerenund großen Unternehmen und auf die Spann-weite von jungen, mehr Technologie-getriebe-nen Biotechnologiefirmen bis zu Unternehmen,

die bereits über viele Jahre in verschiedenstenMärkten erfolgreich tätig sind. Der IMG hat eingroßes Interesse daran, sich auch internationalmit vergleichbaren Industrieplattformen zu ver-netzen.

Industrieinterner WorkshopAm 9./10. Mai 2007 hat der IMG im Klo-

ster Johannisberg (Geisenheim) seinen erstenIndustrieworkshop veranstaltet der mit 56 Teil-nehmern aus 24 Firmen ein großer Erfolg war.Das Ziel des Workshops war es die Industrie-partner auch auf Ebene der Projektleiter mit-einander bekannt zu machen, die bisherigenProjekte über ihre Inhalte, Arbeitspakete, Per-sonen und beteiligte Firmenpartner vorzustel-len und über neue Technologien und Entwick-lungen ebenso zu diskutieren, wie über mögli-che zukünftige Projekte.

Neues vom Industrieverbund Mikrobielle Genomforschung e.V. (IMG)Karl-Heinz Maurer, Henkel KGaA, Düsseldorf

attenuierten Shigellen, Listerien oder Yersinienbeschäftigen. Beeindruckend war auch der Bei-trag von Stefan H. E. Kaufmann über die Entwick-lung neuer und verbesserter Impfstämme gegendie weltweit immer problematischer werdendenInfektionen mit dem Tuberkuloseerreger Myco-bacterium tuberculosis. Besonders das zuneh-mende Auftreten von MDR- (multi-drug resistant)und neuerlich sogar von nicht behandelbaren

XDR-Stämmen (extensively drug resistant) bei dengeschätzten zwei Milliarden weltweit infiziertenMenschen stellt eine nicht zu überschätzende glo-bale medizinische Herausforderung dar.

Auch die anderen, hier nicht gesondert er-wähnten Vorträge waren von hoher wissen-schaftlicher Qualität und garantierten, dass dasSymposium allen Sprechern und Zuhörern inbester Erinnerung bleiben dürfte.

Natürlich durfte bei einer Feier zu Ehren vonWerner Goebel die klassische Musik nicht feh-len: zusammen mit seiner langjährigen LehrerinProf. Enikö Török von der Würzburger Hochschu-le für Musik begeisterte er seine zahlreichenZuhörer mit Interpretationen von Klaviersonatenvon Wolfgang Amadeus Mozart und JohannesBrahms die den festlichen Rahmen der Auftakt-veranstaltung bildeten.

Teilnehmer des 1. IMG Workshops am 9./10. Mai 2007 in Kloster Johannisberg (Geisenheim)

News & Confuse · Info 32

GenomXPress 2/07

Vom 18. bis 21. April fand ein ManagementMeeting des Network of Excellence “EuroPa-thoGenomics” (NoE EPG) im Deutsch-Italieni-schen Zentrum Villa Vigoni in Menaggio statt.

Vertreter des internationalen Beirats, desManagement Komitees, nationale Koordinato-ren der am Projekt beteiligten Nationen sowieeingeladene Sprecher trafen sich, um eine aktu-elle Fassung der sogenannten „European Re-search Agenda“ auf dem Gebiet der Pathoge-nomik zu erstellen. Weiterhin wurden zukünfti-ge gemeinsame Aktivitäten dieses von der Eu-ropäischen Union geförderten Netzwerks dis-kutiert. Wissenschaftliche Vorträge zum The-mengebiet des NoE EPG während dieser Veran-staltung lieferten die Diskussionsgrundlage fürdie zu bewältigende Aufgabe. Geleitet wurdedas Meeting vom Koordinator des Projekts,Prof. Jörg Hacker, von der Universität Würzburg.

Basierend auf einer Initiative des ERA-NETPathoGenoMics wurde eine bereits bestehendeerste Fassung der „Pathogenomik EuropeanResearch Agenda“ erweitert und neuen Anfor-derungen und Zielsetzungen entsprechend mo-

difiziert. Hierbei wurden wichtige Themen undPerspektiven für die nächsten Jahre in den For-schungsplan aufgenommen. So sollen neueTechniken für Forschung und Anwendung ge-nutzt und weiterentwickelt werden, wie z.B. dieAnalyse bakterieller Infektionen einzelner Zel-len oder die Strukturbiologie, um die Wechsel-wirkungen zwischen Wirt und Bakterium aufmolekularer Ebene untersuchen zu können.

Die Erforschung dieser Wechselwirkungensoll unter anderem auch durch die Anwendungder RNA Interferenz (RNAi) und der Entwick-lung neuer Infektionsmodelle vorangetriebenwerden. Auf Seiten der pathogenen Mikrobenwurden gemischte Infektionen mit Bakterienund Viren (z.B. Mykobakterien/HIV, Staphylo-kokken/ Influenza) sowie der Transfer von Viru-lenz- und Resistenzfaktoren als besonders rele-vant für zukünftige Forschungsaktivitäten an-gesehen. Ein weiterer wichtiger Aspekt, wel-cher in die Agenda aufgenommen wurde, ist dieVerhinderung einer weiteren Ausbreitung vonAntiobiotika-Resistenzen und daraus resultie-renden nosokomialen Infektionen.

Durch die Bündelung der Forschungsan-strengungen und die weitere Kooperation der bei-den EU-Projekte NoE EPG und ERA-NET Patho-GenoMics soll die Umsetzung der in der Agendaformulierten Ziele im Kampf gegen Infektions-krankheiten in Angriff genommen werden.

Das NoE EPG ist ein Netzwerk bestehendaus 37 Partnern aus 13 verschiedenen Ländern,das von der EU mit 6,7 Mio Euro für einen Zeit-raum von fünf Jahren (Juli 2005 – Juni 2010)gefördert wird. Von den gemeinsamen For-schungsaktivitäten dieser auf dem Gebiet derGenomforschung führenden europäischen For-schergruppen werden neue Anwendungen undMethoden in der Diagnostik und Therapie sowieder Entwicklung von Impfstoffen gegen krank-heitsauslösende Mikroorganismen erwartet.

KontaktDr. Andreas DemuthUniversität WürzburgInstitut für Molekulare InfektionsbiologieE-mail: andreas.demuth@mail.uni-wuerzburg.de

Aktualisierung der »European Research Agenda«durch das Network of Excellence »EuroPathoGenomics«

Interessante Gespräche in angenehmer Atmosphäre Villa Vigoni, Deutsch-Italienisches Zentrum

News & Confuse · Info33

Meilenstein für die Entwicklung der Regenerativen Medizin Neues Translationszentrum in Berlin/Brandenburg ist Motor für medizinische Biotechnologie

Der Bund fördert die Einrichtung und den Betrieb eines neuen Zentrumsfür Regenerative Therapien in der Hauptstadt. Das Bundesforschungsmi-nisterium investiert in das Berlin/Brandenburger Centrum für Regenera-tive Therapien (BCRT) in den nächsten vier Jahren 15 Millionen Euro. Dieregenerative Medizin befasst sich mit der Entwicklung und Anwendunginnovativer medizinischer Therapien mit dem Ziel, erkrankte Gewebe zuheilen, wieder herzustellen oder die natürliche Regeneration von kran-ken und verletzten Organen zu unterstützen. Schwerpunkte dieses Ge-bietes sind das Tissue Engineering, die somatische Zelltherapie und dieinduzierte Autoregeneration. Die Bundesregierung greift dieses Feldgezielt in der Hightech-Strategie auf, für die das Bundesforschungsmini-sterium federführend ist. Der Start des anwendungsorientierten "Berlin-Brandenburger Centrums für Regenerative Therapien" markiert deutlich,dass es uns in Deutschland gelungen ist, auf diesem zukunftsträchtigenFeld der medizinischen Biotechnologie institutionenübergreifend Exzel-lenz zu schaffen. Das neue Translationszentrum für Regenerative Thera-pien wird durch ein Konsortium aus Berlin/Brandenburg gebildet. Zu derFörderung durch das Bundesforschungsministerium kommt ein Beitragder beiden Sitzländer in Höhe von rund fünf Millionen Euro. Das Projektbettet sich ein in ein konzertiertes Vorgehen großer deutscher For-schungsorganisationen und einer erheblichen Anzahl von Firmen. In Ber-lin erfolgt zudem eine Kofinanzierung in beträchtlicher Höhe durch dieHelmholtz-Gemeinschaft.

Das BCRT wird eng mit dem ebenfalls vom BMBF geförderten Zen-trum in Leipzig zusammenarbeiten und es wird ebenfalls eine intensiveKooperation mit den DFG Exzellenzentren "Regenerative Therapies" inDresden sowie "Rebirth" an der MHH Hannover angestrebt.BMBF: 30.03.2007

Experimentieren mit virtuellen ZellenEs ist winzig, aber enorm wichtig für die Industrie: das stäbchenförmigeBakterium Clostridium acetobutylicum. Aus Zucker macht es Butanol,einen Alkohol, der angesichts knapper Rohstoffe als Biosprit verstärkt in

Frage kommt. Wie die Bakterien diesen wertvollen Stoff produzieren undwelche Bedingungen für sie dabei optimal sind, wollen deutsche, briti-sche und niederländische Wissenschaftler nun genau ermitteln – perComputersimulation. Aus einer Vielzahl von Daten soll ein virtuellesModell des Bakteriums aufgestellt werden. Statt im Labor können dieForscher dann am Rechner beobachten, wie die Mikroorganismen aufVeränderungen in der Umwelt reagieren. Systembiologie heißt dieserAnsatz, bei dem komplexe Lebensprozesse mathematisch simuliert wer-den. Außer den Forschungsarbeiten zum Bakterium Clostridium aceto-butylicum unterstützt das Bundesministerium für Bildung und Forschung(BMBF) in einem europäischen Förderprogramm zur Systembiologie zehnweitere Projekte. Insgesamt stellt das BMBF dabei rund elf MillionenEuro zur Verfügung.

Die Systembiologie ist eine junge Disziplin, an die Wissenschaft undIndustrie gleichermaßen große Hoffnungen knüpfen. Computersimula-tionen sollen langwierige Experimente teilweise ersetzen. Dieser Ansatzwird von Unternehmen aus der Biotechnologie-Branche bereits genutzt,um Produktionsprozesse zu verbessern. Auch Pharmaunternehmen hof-fen darauf, beispielsweise toxikologische Untersuchungen durch Com-putersimulationen zu ergänzen und dadurch Medikamente schneller ent-wickeln zu können. Landwirtschaft, Ernährung und Chemie sind weitereAnwendungsbereiche.

Noch steht der Forschungszweig eher am Anfang. Schon um Com-putermodelle einfacher Lebewesen – wie Bakterien – zu erstellen, bedarfes riesiger Mengen Daten, die in Experimenten gewonnen und in mathe-matische Funktionen übersetzt werden müssen. In der Systembiologiearbeiten Biologen, Mediziner, Mathematiker, Informatiker und Ingenieu-re eng zusammen. Die Forscher hoffen, dass die Systembiologie inZukunft Computermodelle von Organen oder sogar ganzen Organismenmöglich macht.

Um die Entwicklung der Systembiologie weiter voranzutreiben, hatdas BMBF das europäische Förderprogramm "Systembiologie an Mikro-organismen – SysMO" gestartet.Auf Initiative des BMBF finanzieren For-schungs- und Fördereinrichtungen aus Deutschland, Großbritannien,den Niederlanden, Norwegen, Österreich und Spanien elf herausragen-de grenzübergreifende Forschungsprojekte. Die Förderung, die jetztbegonnen hat, läuft drei Jahre und hat ein Gesamtvolumen von 28 Mil-lionen Euro. Neben dem BMBF ist der britische Forschungsrat für Biolo-gie und Biotechnologie (BBSRC) mit ebenfalls elf Millionen Euro dergrößte Geldgeber. Insbesondere Deutschland und Großbritannien habenin der Systembiologie bereits eine herausgehobene Stellung, von dereuropäische Wissenschaftler in den Verbundprojekten profitieren kön-nen. An allen elf Projekten sind deutsche Forscher beteiligt, drei Ver-bünde werden von deutschen Wissenschaftlern koordiniert. Das Interes-se ist stärker als anfangs erwartet: So haben sich im Nachhinein auchWissenschaftler aus der Tschechischen Republik, aus der Schweiz undaus Frankreich dem Programm angeschlossen.BMBF: 05.04.2007

Meldungen aus dem BMBF

News & Confuse · Info 34

GenomXPress 2/07

Europa bündelt seine Kompetenzen auf dem Gebiet des Höchstleistungsrechnens15 Staaten beschließen gemeinsamen Aufbau neuer Infrastruktur

Die verfügbare Rechenleistung wird immer mehr zu einem Erfolgsfaktor fürWissenschaft und Wirtschaft: Ob es um das Klima, das Erbgut oder um inge-nieurwissenschaftliche Fragestellungen geht – Forscherinnen und Forscherbenötigen zunehmend Computerpower, um im internationalen Wettbewerbmitzuhalten. Europas Wissenschaftler und Ingenieure können nun auf neueMöglichkeiten beim Höchstleistungsrechnen setzen: Denn mit dem Unter-zeichnen einer Absichtserklärung zur Gründung eines europäischen Super-computer-Netzwerkes haben Spitzenvertreter von Großforschungseinrich-tungen aus 15 Staaten die Grundlage für eine international führende Höchst-leistungsrechner-Infrastruktur geschaffen.

Das wissenschaftliche Rechnen mit Supercomputern bekommt damiteine europäische Dimension. Das geplante Computernetzwerk zeige, dassEuropa nur gemeinsam gelinge. Kerngedanke des neuen Supercomputer-zentrums ist die gemeinsame Nutzung der Kapazitäten mehrerer Höchstlei-stungsrechner. Es wird ein gemeinsames Netzwerk mit verschiedenen Stan-dorten geben, die durch modernste Netztechnik miteinander verbunden seinwerden. Der weit überwiegende Teil der auf rund 500 Millionen Eurogeschätzten Kosten soll von den 15 Staaten getragen werden, deren Rechen-zentren an dem Projekt beteiligt sind. Den Rest stellt die Europäische Unionaus dem 7. EU-Forschungsrahmenprogramm bereit. Ziel ist es, Wissen-schaftlerinnen und Wissenschaftlern in Europa einen optimalen Zugang zumHöchstleistungsrechnen zu verschaffen.

Dem PACE-Konsortium haben sich Deutschland, Großbritannien, Frank-reich, Spanien, Finnland, Griechenland, Italien, die Niederlande, Norwegen,Österreich, Polen, Portugal, Schweden, Schweiz und die Türkei angeschlos-sen. Konsortialführer ist das deutsche Gauß-Centrum für Supercomputing.Es bündelt die Aktivitäten der drei deutschen Höchstleistungsrechenzentrenin Jülich, Stuttgart und Garching. Sprecher dieses nationalen Verbundes istProfessor Achim Bachem, Vorstandsvorsitzender des ForschungszentrumsJülich. Zusammen versorgt das Gauß-Zentrum Forscherinnen und Forscherin Deutschland und Europa mit zurzeit rund 90 Teraflops Rechenleistung. Inallen Naturwissenschaften sind Supercomputer zum unverzichtbaren Werk-zeug geworden. Die großen Erkenntnissprünge der Zukunft sind nur nochmit Hilfe von aufwändigen Simulationen zu schaffen. Neben Theorie undExperiment hat sich die Simulation längst zur entscheidenden dritten Säulein der internationalen Spitzenforschung entwickelt.

Das BMBF hatte im vergangenen Jahr die Initiative ergriffen, durch dieVernetzung und bessere Koordinierung der nationalen Höchstleistungsre-chenzentren in Deutschland deren Effizienz zu erhöhen. Ergebnis dieserInitiative war die Gründung des Gauß-Centrums für Supercomputing am 13.April 2007. Damit wiederum wurde die Grundlage für ein gemeinsames Auf-treten in Europa zum Aufbau eines weltweit führenden europäischen Super-computerzentrums an verschiedenen Standorten geschaffen.BMBF: 17.04.2007

Deutschland gestaltet aktivdie Biotechnologie in EuropaBMBF unterstützt deutsche Firmen bei europäischen Forschungsprojekten

Zusammen mit sieben weiteren Mitgliedsstaaten der EuropäischenUnion fördert Deutschland transnationale Forschungsprojekte zwischenBiotechnologie-Unternehmen. Das Bundesministerium für Bildung undForschung (BMBF) stellt dazu 7 Millionen Euro für deutsche Firmen zurVerfügung. Vor allem junge Biotechnologie-Unternehmen sollen damitermuntert werden, sich auch über Ländergrenzen hinweg zu vernetzen.Die internationale Arbeitsteilung stärkt den Standort Deutschland: DieUnternehmen werden eigene Stärken einbringen und von den Stärkenanderer zugunsten innovativer Entwicklungen profitieren. Der Europäi-sche Forschungsraum wird damit im Zukunftsfeld Biotechnologie weiterausgebaut. Im Rahmen der deutschen EU-Ratspräsidentschaft werdenjetzt in einer gemeinsamen Ausschreibung von Deutschland und siebenweiteren europäischen Mitgliedsstaaten junge Biotechnologie-Unter-nehmen zur Einreichung von Projektvorschlägen aufgerufen. Neben denBMBF-Fördermitteln von 7 Millionen Euro beteiligen sich die anderensieben Länder mit insgesamt 28 Millionen Euro. Zudem unterstützt dieEuropäische Kommission diese Initiative mit knapp 3 Millionen Euro. DieFörderinitiative wird zusätzlich erhebliche private Mittel in den Unter-nehmen mobilisieren. Damit trägt sie dazu bei, die Ausgaben für For-schung und Entwicklung europaweit zu steigern. Nach dem sogenannteLissabon-Ziel sollen Investitionen für FuE 3 Prozent des Bruttoinlands-produkts betragen.BMBF: 27.04.2007

Forschung bei seltenenErkrankungen wird gebündeltRund vier Millionen Menschen in Deutschland leiden an so genannten sel-tenen Erkrankungen, europaweit sind es rund 20 Millionen Menschen. Daseuropäische Netzwerk E-RARE widmet sich der Erforschung seltener Erkran-kungen und hat das Ziel durch die gezielte Bündelung von Forschung in Euro-pa die Situation der Betroffenen zu verbessern.

Durch die Zusammenarbeit von Wissenschaftlerinnen und Wissen-schaftlern aus ganz Europa können seltene Erkrankungen künftig viel effek-tiver erforscht werden. Das ist die Grundlage für schnellere Diagnosen, wirk-samere Therapien und bessere Versorgung für viele Patientinnen und Pati-enten. Das Netzwerk E-RARE wird künftig die Forschungsaktivitäten von fünfeuropäischen Ländern zu seltenen Krankheiten koordinieren. Die seltenenErkrankungen gehören zu den Forschungsfeldern, die von einer internatio-nalen Kooperation ganz besonders profitieren. Leiden beispielsweise untereiner Erkrankung in einem Land wenige hundert Patienten, ist es hilfreich,wenn Mediziner sich europaweit über Krankheitsverläufe austauschen,gemeinsame Datenbanken aufbauen, Studien mit größeren Patientenzahlendurchführen und gemeinsam neue Therapien entwickeln. Mit E-RARE, für dasdie beteiligten Länder insgesamt zunächst 12,8 Millionen Euro für 3 Jahre

News & Confuse · Info35

ausgeben, ergänzt das Bundesministerium für Bildung und Forschung(BMBF) seine laufende nationale Förderung von Netzwerken für selteneErkrankungen. Seit 2003 stellt das BMBF dafür 30 Millionen Euro zur Ver-fügung.

Mit diesen Fördermaßnahmen ist ein Schritt gemacht worden, um lang-fristig die Situation von Menschen mit seltenen Erkrankungen in unseremLand zu verbessern. ACHSE, die Allianz Chronischer Seltener Erkrankungenist ein Netzwerk von Patientenorganisationen, die Betroffenen und ihrenFamilien hilft, unterstützt diese Bemühungen. Viele Patientinnen und Pati-enten machen die Erfahrung, dass ihre seltene Erkrankung noch nicht rich-tig erforscht ist, es keine Medikamente gibt und es aufgrund der wenigenMenschen, die an dieser Krankheit leiden, nicht viel Hoffnung gibt, dass innaher Zukunft die Forschung helfen kann. Und genau hier ist die internatio-nale Vernetzung so wichtig und kann Abhilfe schaffen.

Krankheiten gelten als selten, wenn weniger als eine von 2.000 Perso-nen davon betroffen ist. Das bedeutet: An einer einzelnen Krankheit leidenzwar nur wenige Patienten.Aber da es rund 5.000 bis 8.000 solcher Erkran-kungen gibt, sind insgesamt Millionen Menschen betroffenen. Der größteTeil Erkrankungen hat einen genetischen Ursprung. Viele der Krankheitenhaben verheerende Konsequenzen, nicht nur für die Patienten auch für diebetroffenen Familien: sie senken die Lebenserwartung, führen zu chroni-schen Leiden und führen zum Teil absehbar zum Tod.

Ziel von E-RARE ist es, durch multinationale Koordination von For-schungsförderung die Voraussetzungen für eine bessere Diagnose undBehandlung von seltenen Erkrankungen zu schaffen. Bisher wird die For-schung dadurch erschwert, dass Ressourcen auf verschiedenen Gebietenfehlen. Zu jeder einzelnen Krankheit forschen nur wenige Wissenschaftler.Die Patienten sind räumlich weit verteilt, was die gemeinsame Beobachtungin aussagekräftigen Studien erschwert. Datenbanken über die Krankheits-verläufe sind kaum standardisiert und für Wissenschaftler oft nur schwerzugänglich. Zudem sind die betreffenden Krankheitsbilder oft sehr komplexund müssen daher interdisziplinär erforscht und behandelt werden. Die neueFördermaßnahme wird Expertenwissen und Ressourcen zahlreicher qualifi-zierter Arbeitsgruppen zusammenführen.Angestrebt werden Fortschritte, dieallein auf nationaler Ebene unerreichbar sind. Daher wird das BMBF zusam-men mit Forschungsförderern aus Frankreich, Israel, Italien, Spanien und derTürkei eine gemeinsame Förderung multinationaler Forschungsprojektedurchführen.BMBF: 02.05.2007

Hightech-Strategie für Klimaschutz für Herbst angekündigtForschungsgipfel in Hamburg steckt Ziele und Wege ab/Deutsche Hochtechnologien können auf WeltmärktenExport-Schlager werden

Mit Blick auf den Klimawandel geht es jetzt darum, sich auf gemein-same Strategien zum richtigen Umgang zu verständigen. Ein wesentli-cher Schlüssel zur Lösung liegt bei Wissenschaft und Wirtschaft, bei For-

schung und Entwicklung. Rund 200 führende Vertreter von Wirtschaftund Wissenschaft waren zum ersten Klima Forschungsgipfel im Mai nachHamburg gekommen, um eine nationale Lösungsstrategie für die Her-ausforderungen im Umgang mit dem Klimawandel zu diskutieren. Biszum Herbst dieses Jahres soll daraus eine konkrete Hightech-Strategiezum Klimaschutz entstehen. Ziel ist einerseits die Erforschung und Ent-wicklung Klima schonender Verfahren und Technologien. Andererseitsgilt es, sich beispielsweise in Landwirtschaft, Bauwesen oder Verkehr aufden unvermeidbaren Klimawandel mit extremen Wetterlagen einzustel-len.

Wissenschaft, Wirtschaft und Politik konzentrieren sich jetztgemeinsam auf Schwerpunkttechnologien und konkrete Umsetzungs-strategien für die einzelnen Branchen. Das Bundesforschungsministeri-um stellt in den nächsten drei Jahren 255 Millionen Euro für Forschungzum Klimawandel zur Verfügung. Damit werden wir erhebliche privateInvestitionen der Wirtschaft mobilisieren. Auf dem Klimaforschungsgip-fel werden acht Dialogforen konstituiert (Energie, Chemie, Materialwirt-schaft, Bauen und Wohnen, Verkehr und Mobilität, Land- und Forstwirt-schaft, sowie die Querschnittsforen Investitionsstrategien und Verzah-nung von Forschung und Industrie). Jedes der Dialogforen wird jeweilsvon zwei hochrangigen Fachleuten aus der Wirtschaft und der Wissen-schaft geleitet.BMBF: 03.05.2007

Forschungsinitiative für besseres Verständnis von Diabetes

BMBF investiert 100 Millionen Euro für zwei Kompetenznetze DieZahl der an Diabetes erkrankten Menschen steigt von Jahr zu Jahr. Mitt-lerweile sind rund acht Prozent der Deutschen betroffen. Besonders alar-mierend ist die Zahl der erkrankten Kinder und Jugendlichen. Um die For-schung in diesem Bereich deutlich zu stärken. Zur Erforschung von Dia-betes und Adipositas fördert das Bundesforschungsministerium zweikrankheitsbezogene Kompetenznetze, für die in den nächsten zehn Jah-ren rund 100 Millionen Euro vorgesehen sind. Mit dieser umfangreichenFörderung leistet das BMBF einen wichtigen Beitrag für die deutsche For-schung zu Ernährung und Diabetes. Von der Wissenschaft erhoffe mansich exzellente, aufeinander abgestimmte Anträge für Projekte, ausdenen sich dann krankheitsbezogene Kompetenznetze entwickeln kön-nen. Dazu ist es aber erforderlich, dass sich die Wissenschaftlerinnen undWissenschaftler innerhalb ihres Forschungsgebiets besser als bisher ver-netzen und mit Blick auf die Folgeerkrankungen an Herz, Augen, Nerven-und Gefäßsystem eng mit anderen Forschungsgebieten kooperieren.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind nun aufgerufen, biszum 17. September 2007 ihre Projektskizzen zu Forschungsvorhabeneinzureichen. Die beiden Bekanntmachungen können Sie unter den fol-genden Links erreichen:Adipositas: http://www.bmbf.de/foerderungen/8003.phpDiabetes: http://www.bmbf.de/foerderungen/8004.phpBMBF: 10.05.2007

News & Confuse · Info 36

GenomXPress 2/07

Einstimmig für die Biowissenschaften

Biotechnologie ist Schlüssel für die Fragen der ZukunftDie Gewinner des Wettbewerbs BioIndustrie2021 stehen fest. Mit der neugestarteten BMBF-Cluster-Initiative "BioIndustrie 2021" sollen weitereerhebliche Investitionen – insbesondere von Unternehmen der gewerblichenWirtschaft – für die Forschung und Entwicklung in der Weißen Biotechnolo-gie mobilisiert werden. Im Rahmen des Wettbewerbs werden Netzwerke ausForschungseinrichtungen und Unternehmen gebildet, die in der Lage sind,Ideen aus Hochschulen und Forschungsinstituten schnell als Produkte aufden Markt zu bringen. Hierfür stehen bis zu 60 Millionen Euro Projektför-dermittel zur Verfügung – gemeinsam mit dem Beitrag aus der Industrie solldas Gesamtvolumen der Projekte rund 150 Millionen Euro betragen.Als Sie-ger des Cluster-Wettbewerbs "BioIndustrie 2021" des Bundesministeriumsfür Bildung und Forschung wurden am Mittwoch von der Jury folgende Clu-ster aus ursprünglich 19 Ideenskizzen ausgewählt:

• Biokatalyse 2021 – Nachhaltige Biokatalyse auf neuen Wegen (20 Millionen Euro)

• CLIB 2021: Cluster Industrielle Biotechnologie (20 Millionen Euro)• Biopolymere / Biowerkstoffe (10 Millionen Euro)• Industrielle Prozesse mit biogenen Building Blocks

und Performance Proteinen (IBP) (5 Millionen Euro)• Integrierte BioIndustrie: Umsetzungskonzept für den Aufbau

eines Clusters der industriellen Biotechnologie (5 Millionen Euro)BMBF: 30.05.2007

Weitere Informationenhttp://www.bmbf.de/foerderungen/6671.phphttp://www.fz-juelich.de/ptj/bioindustrie/

InnoProfile stärkt die Innovationskraft in OstdeutschlandCottbus, Ilmenau, Leipzig, Magdeburg, Potsdam und Weimar arbeiten dieForscherinnen und Forscher der zehn siegreichen Projekte, die in der drittenRunde des Wettbewerbs InnoProfile des Bundesforschungsministeriums(BMBF) ausgewählt wurden. Das Programm schafft Anreize für junge Wis-senschaftler an öffentlichen Forschungseinrichtungen in Ostdeutschland,durch ihre Forschung die Unternehmen der Region zu unterstützen. DerWettbewerb ist ein erneuter Beleg für die erfreuliche Dynamik im BereichForschung und Entwicklung in Ostdeutschland. Kooperationen zwischenWissenschaft und Wirtschaft sind vor allem in Ostdeutschland von großerBedeutung, denn sie bieten den meist kleinen Unternehmen die Möglichkeit,ihre Innovationskraft zu steigern. Gleichzeitig werden die wichtigen Fach-kräfte für die Region ausgebildet. InnoProfile liefert daher wichtige Impulsefür die ostdeutsche Innovationslandschaft. Ingesamt 80 Bewerbungenwaren in der dritten Runde des 2005 gestarteten Förderprogramms Inno-Profile beim BMBF eingereicht worden, die meisten von Universitäten (49)und Instituten der Fraunhofer-Gesellschaft (14). Spitzenreiter bei den Län-dern war – wie bereits in den ersten beiden Auswahlverfahren – Sachsen mit33 Bewerbungen. Ausgewählt wurden die 10 erfolgreichen Bewerber durcheine Expertenjury. Die Förderung dauert fünf Jahre, die beantragten Förder-summen liegen bei durchschnittlich 3 Millionen Euro. Die 32 Initiativen derersten zwei Runden fördert das BMBF mit gut 84 Millionen Euro bis zum Jahr2012.

Das Förderprogramm InnoProfile ist Teil der Initiative UnternehmenRegion, mit der das BMBF regionale Bündnisse in Ostdeutschland unter-stützt. Dafür werden in diesem Jahr 90 Millionen Euro bereitgestellt.Weitere Informationen: http://www.unternehmen-region.deListe der ausgewählten Projekte: http://www.bmbf.de/pub/InnoProfile_projekte2007.pdfBMBF: 31.05.2007

Seit den Mitgliederversammlungen am 31. Maigibt es ihn – den einen Verband, das eineSprachrohr für die Biowissenschaften inDeutschland: VBIO – Verband Biologie, Biowis-senschaften und Biomedizin in Deutschland.Einstimmig beschlossen die Mitglieder desvdbiol und diejenigen des vbbm die Fusion zudieser Vereinigung.

Zum ersten Mal gibt es nun die Vertretungder Biowissenschaften, die mit über 5.000 Ein-zelmitgliedern, über 30 biowissenschaftlichenFachgesellschaften aus dem ganzen Spektrumder Fachspezialisierungen und gut 100 koope-rierenden Mitgliedern aus Industrie und Insti-

tutionen für insgesamt weit über 30.000 Biolo-gen, Biowissenschaftler und Biomediziner spre-chen kann. Die neue Vertretung (mit vielenbekannten Köpfen und Namen) trägt selbst nunden neuen Namen:

VBIO – Verband Biologie, Biowissenschaften und Biomedizin in Deutschland e.V.Der VBIO wird sich als die eine, gemeinsa-

me und starke Stimme für das gesamte Spek-trum der Biowissenschaften und der Biomedi-zin darstellen und auch und gerade als Kno-tenpunkt für die Medien anbieten, die Experten

und deren Meinung zu aktuellen Themen derBiowissenschaften recherchieren. Das Credodes VBIO lautet Wissenschaft, Forschung undLehre müssen zusammen gestaltet werden.Universitäre Lehre und Schulausbildung bauenaufeinander auf. Ebenso sind Schule undöffentliche Wahrnehmung von Forschung undWissenschaft eng verzahnt. Nur ein breit auf-gestellter Verband kann in diesem komplexenUmfeld sinnvoll Impulse setzen. Der VBIO fußtauf den gleichberechtigten Säulen "Bildung"und "Forschung", die durch die Mitglieder ausdiesen Bereichen kompetent in der zukünftigenArbeit mit Leben gefüllt werden. Die kooperie-

News & Confuse · Info37

Deutsche Biotechnologie-Branche hat neuen Reifegrad erreicht

Die deutsche Biotechnologie hat im Jahr 2006einen neuen Reifegrad erreicht: Sowohl dieBeschäftigtenzahlen als auch die Umsätze sind imVergleich zum Vorjahr deutlich gestiegen. Dasgeht aus der neuesten Biotechnologie-Firmenum-frage hervor, die die Informationsplattform bio-technologie.de im Auftrag des Bundesministeri-ums für Bildung und Forschung (BMBF) im Früh-jahr dieses Jahres durchgeführt hat und derenErgebnisse jetzt erschienen sind. Die aktuellenZahlen belegen, dass die Biotech-Unternehmenzunehmend wirtschaftlich nachhaltige Strukturenentwickeln. Die Daten wurden im Rahmen derUmfrage nach den international festgelegten Leit-linien der Organisation für wirtschaftliche Zusam-menarbeit und Entwicklung (OECD) erhoben undbieten einen umfassenden, international ver-gleichbaren Überblick zur wirtschaftlichen Lagedeutscher Biotech-Unternehmen. Die Umfragewurde bereits zum zweiten Mal von biotechnolo-gie.de durchgeführt. Insgesamt sind 609 Unter-nehmen befragt worden, von denen 89% (539) zueiner Antwort bereit waren.

Nach Angaben der Umfrage hat sich die Zahlan Unternehmen, die sich in Deutschland haupt-sächlich mit Biotechnologie beschäftigen, bei rund500 stabilisiert. Bei ihnen konnte ein Zuwachs anMitarbeitern um neun Prozent auf 14.100 ver-zeichnet werden. Die Bedeutung der Biotechnolo-gie wächst aber offensichtlich auch in solchenUnternehmen, bei denen diese Technologie nureinen Teil des Geschäftes ausmacht. Die Umfrageidentifzierte insgesamt 56 solcher Firmen, zu deneninsbesondere Pharma- und Chemiekonzerne sowieSaatguthersteller zählen. Hier stiegen die Beschäf-tigungszahlen im Biotechnologiebereich im Ver-gleich zum Vorjahr sogar um 36% auf rund 15.000.Damit waren im Jahr 2006 insgesamt rund 29.000Personen in der kommerziellen Biotechnologietätig, das sind 22% mehr als im Vorjahr. "DieseDaten zeigen, dass die Biotechnologie – wie auchandere neue Technologien – insbesondere fürhochqualifizierte Akademiker einen wichtigen Bei-trag zur Beschäftigungsentwicklung leisten kann",kommentierte der Parlamentarische Staatssekretärdes BMBF Thomas Rachel.

Dominiert wird die deutsche Biotechland-schaft nach wie vor von kleinen- und mittlerenUnternehmen. Etwa 86% beschäftigen wenigerals 50 Mitarbeiter. Allerdings gibt es kleinen Kernan Firmen, die beständig wachsen und einenzunehmenden Reifegrad zeigen. So können inzwi-schen knapp 14% der Unternehmen (65) mehr als50 Mitarbeiter vorweisen. Inhaltlich stellt die"rote" Biotechnologie den wichtigsten Sektorinnerhalb der deutschen Biotechnolologie dar:221 Unternehmen (44,8%) entwickeln neueMedikamente oder diagnostische Tests, wobei 24von diesen Firmen Produkt-Kandidaten in klini-schen Studien testen. Eine zweite große Gruppean Unternehmen ist wiederum keinem speziellenFeld zuzuorden: 195 Firmen (40%) erbringen aus-schließlich oder überwiegend Dienstleistungenfür andere Biotech-Firmen oder sind als Zuliefererfür diese tätig. Auch reine Auftragsproduzentenvon biologischen Molekülen ohne eigene Ent-wicklungsaktivitäten wurden zu dieser Kategoriegezählt. Darüber hinaus sind 36 Firmen (7%) inder industriellen ("weißen") Biotechnologie

renden Mitglieder aus der Industrie ergänzendies sinnvoll mit dem Bereich "Beruf".

Ziele des neuen Verbandes sind:· Der zentrale Ansprechpartner sein

für alle Belange des Fachs in Wissenschaft,Politik, Gesellschaft und Medien; ein dich-

tes Netzwerk mit Schnittstelle zu anderenWissenschaften.

· Eine Plattform für alle Biowissenschaftler bildenDialog zwischen den Fachgebieten fördern,Wir Gefühl herstellen; Expertennetzwerk,Daten & Informationen zur Verfügung stel-

len; Service für Forscher, Lehrer und Medien(Meetings, www, Beratung).

· Unsere Kompetenz in Sachen Forschung/Forschungsförderung einbringenForschungsbedingungen für die Bio-wissenschaftler verbessern; Programme zur Forschungsförderung mitgestalten.

· Bildung, Ausbildung & Beruf kompetent fördernBiologieunterricht stärken, Übergang Schu-le/Hochschule optimieren; Gestaltung derStudienreform, Qualitätsmanagement undAkkreditierungsverfahren; Berufsfelder fürBiowissenschaftler erschließen und erhal-ten, Berufs-/Karriereberatung.

· Die Öffentlichkeit zielgerichtet informierenVerständnis für die Biowissenschaftenschaffen, den Dialog zwischen Wissenschaft& Öffentlichkeit fördern.

Detaillierte Informationen zur Vorgeschichte,zur Struktur und zu den Plänen des Verbandesfinden Sie unter: http://www.vbio.de

vdbiol-Präsident Prof. Paulsen gratuliert

Prof. Rudi Balling zu ersten Präsident-

schaft des VBIO (v.l.). (Foto: Eric Lich-

tenscheidt)

Der neue Vorstand des VBIO. (v.l.n.r.) Kaim, Bohn, Krämer, Paulsen,

Balling, Noegel, Wenzel, Frey. (Foto: Eric Lichtenscheidt)

News & Confuse · Info · Preise 38

GenomXPress 2/07

News & Confuse Preise

Bundesverdienstkreuz am Bande für einen renommierten PflanzenforscherFührungswechsel am Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben

Am 30. März schied der Geschäftsführende Di-rektor des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetikund Kulturpflanzenforschung (IPK) Prof. Dr.Ulrich Wobus altersbedingt aus dem Amt. SeinNachfolger ist der Abteilungsleiter der Genbank,Prof. Dr. Andreas Graner. Verabschiedung undEinführung der beiden Wissenschaftler erfolgtenim Rahmen einer festlichen Veranstaltung am30. März in Gatersleben. Die Laudatio übernahmProf. Dr. Ingo Schubert, am IPK AbteilungsleiterCytogenetik und Genomanalyse. In dieser zeich-nete er den seit der Mitte der 60-iger Jahre engmit dem Institut verwobenen Weg des Forschers,Ulrich Wobus, nach. In seiner Wirkungszeitgelang es dem Institut, nach Neugründung imJahr 1992 sich zu einer weltweit führenden Ein-richtung bei der Grundlagenforschung an Kul-turpflanzen zu entwickeln. Die Einheit von Gen-bank und Forschung sind Markenzeichen dieser

Entwicklung und wurden in der Laudatio beson-ders hervorgehoben.

Den Festvortrag „Gene und kleine Mole-küle“ hielt Prof. Dr. Lothar Willmitzer vom Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiolo-gie. Damit stieß der Redner auch eine möglicheZukunftstür der molekularen Pflanzenforschungin Gatersleben auf und verdeutlichte das Potenzi-al dieser neuen Entwicklungen im Forschungsfeld.

Die Einführung von Prof. Dr. Andreas Gra-ner erfolgt durch Dr. Joachim Welz, Kultusmini-sterium Sachsen-Anhalt, Vorsitzender des Stif-tungsrates des IPK. Im Rahmen der Festveran-staltung auf dem Gelände des IPK in Gatersle-ben erhielt Prof. Ulrich Wobus für seine außer-ordentlichen Verdienste beim Aufbau des IPKzu einem überaus erfolgreichen Forschungs-zentrum am 30. März das „Bundesverdienst-kreuz am Bande“. Der Kultusminister, Prof. Jan-Hendrik Olbertz, überbrachte diese hohe Eh-rung, die auf Vorschlag von MinisterpräsidentProf. Wolfgang Böhmer durch den Bundesprä-sidenten Horst Köhler zuerkannt wurde.

Zum Wirken von Ulich Wobus am IPKDer in der Oberlausitz aufgewachsene Bio-

loge studierte in Greifswald und Berlin undarbeitet seit 1966 am Forschungsstandort Ga-tersleben. 1992 wurde er Gründungsdirektordes IPK. Unter seiner Leitung wurde das IPK zu

einem integralen Bestandteil der deutschenund der europäischen Forschungslandschaft.Durch zahlreiche nationale und internationaleKooperationsprojekte konnte auch die finanzi-elle Basis des durch das Land Sachsen-Anhalt(unter Beteiligung der Länder) und den Bund(BMBF) grundfinanzierten Forschungsinstitutskontinuierlich erweitert werden. „Wir konntenuns gerätetechnisch aufrüsten, die Verbrauchs-mittel waren kein Problem mehr und dannkonnten wir endlich richtig durchstarten“, erin-nert sich der 65-Jährige. Heute ist das IPK einLeuchtturm auf dem Gebiet der Kulturpflanzen-forschung in Europa und stellt ein Musterbei-spiel für die erfolgreiche Überführung einerehemaligen DDR-Forschungseinrichtung in eininternational renommiertes, auf hohem Niveauforschendes Institut dar. „Das ist seine Hand-schrift“, sagte stellvertretend für alle Kolle-gen/innen der neue Geschäftsführende Direk-tor, Andreas Graner. Darüber hinaus machteUlrich Wobus gemeinsam mit seiner Frau dasIPK mit den Gaterslebener Begegnungen zueinem Ort der kritischen Auseinandersetzungmit der modernen Forschung und förderte denDialog von Forschern und einer interessiertenÖffentlichkeit. Auf den Veranstaltungen von1986 bis 2003 kamen in Vorträgen und Dis-kussionen immer verschiedene Mitglieder derGesellschaft zu Wort und miteinander insGespräch.

Vermehrungsanbau von Getreide

der Genbank in Gatersleben.

sowie 28 Firmen (6%) in der Landwirtschaft aktiv("grüne" Biotechnologie).

Alle Unternehmen zusammen haben im Jahr2006 einen Umsatz von rund 1,8 Milliarden Euroerwirtschaftet. Dies entspricht einem Zuwachsvon 14%. Noch stärker stiegen die Aufwendun-gen für Forschung und Entwicklung. Die Unter-nehmen investierten 2006 insgesamt über 970Mio. Euro in ihre F&E-Aktivitäten, 36% mehr als

noch 2005. Ein Drittel der Unternehmen hat zu-dem privates Geld von Wagniskapitalgebernerhalten, insgesamt sieben Unternehmen wurdenneu an der Wertpapierbörse gelistet. Die deutscheBiotechnologie wird offenbar immer interessanterfür Investoren, darauf deuten auch die positivenEntwicklungen in den ersten Monaten dieses Jah-res hin. Gelder aus öffentlichen Quellen spielenhingegen zunehmend eine untergeordnete Rolle.

Insgesamt 176 Unternehmen haben im Jahr 2006Fördermittel in Höhe von 56 Millionen Euro erhal-ten, dies entspricht einem Anteil von 10% an dergesamten Außenfinanzierung der Firmen undliegt auf ähnlichem Niveau wie im Jahr 2005 (50Millionen Euro). Die Ergebnisse der Firmenum-frage können unter www.biotechnologie.deabgerufen werden.

News & Confuse · Preise39

Die Alexander von Humboldt-Stiftung hat dem US-amerikanischen Neurowissenschaftler Prof. Dr.Roger Dennis Traub ihren mit 50 000 Euro dotier-ten Forschungspreis verliehen. Professor Traubforscht demnächst in Heidelberg und arbeitet ander Ruprecht-Karls-Universität mit den ProfessorenAndreas Draguhn (Physiologie), Hannah Monyer(Klinische Neurobiologie) und Gabriel Wittum(Technische Simulation) zusammen. "Der Hum-boldt-Forschungspreis wird zu einer entscheiden-den Stärkung der Hirnforschung in Heidelberg bei-tragen", kommentiert Prof. Dr. Andreas Draguhnmit Freude.

Roger D. Traub gehört zu den internationalführenden und bekanntesten Wissenschaftlern imBereich der rechnergestützten Neurowissenschaf-ten. In den über fünfundzwanzig Jahren seiner akti-ven Forschungstätigkeit hat er grundlegende Er-gebnisse erzielt und zentrale Beiträge zur Model-lierung der Signalverarbeitung in Neuronen gege-ben.

Roger Traub studierte in Princeton Mathema-tik, dann wechselte er zur Medizin, wurde dort inBethesda (USA) promoviert und spezialisierte sichauf die klinischen Neurowissenschaften. Er setzteseine Forschungstätigkeit am IBM Watson Rese-arch Center in New York fort, war Professor für Ma-thematische Neurowissenschaften an der Universi-tät in Birmingham, England, und bekleidet derzeiteine Professur für Physiologie, Pharmakologie undNeurologie am Downstate Medical Center in NewYork.

Thema von Traubs Arbeit ist die mathemati-sche Modellierung der Signalverarbeitung in Neu-

ronen und Netzen von Neuronen. Sein Werk grup-piert sich um die beiden Schwerpunkte kohärenteOszillationen in neuronalen Netzen und die Entste-hung von epileptischen Anfällen. Schon früh hatRoger Traub dabei die Bedeutung der komplexenGeometrie der Neuronen erkannt und hat zusam-men mit Wong, Miles und Michelson die erstendetaillierten Modelle eingeführt. Damit rief er eineganze Arbeitsrichtung ins Leben, die heute einenerheblichen Anteil an den rechnergestützten Neu-rowissenschaften hat. Dieses frühe Multi-Kompar-timentmodell hat Traub immer weiter verbessertund verfeinert, um komplexere reale Effekte wie"back-firing" oder synaptische Inhibition einzube-ziehen.

Roger Traubs Arbeit zeichnet sich ferner durcheine große Nähe zu experimentellen Daten aus. Dieenge Kooperation mit experimentell arbeitendenKollegen ermöglichte ihm, seine Modelle immerweiter zu verbessern und immer realistischer zumachen. Dabei konnte er zahlreiche Hypothesenaufstellen,die wiederum experimentell überprüfbarwaren. Dieses enge Zusammenspiel zwischenTheorie und Experiment macht ihn zu einem derbedeutendsten theoretischen Neurowissenschaft-ler weltweit und zu einem gesuchten Kooperati-onspartner experimenteller Neurophysiologen.

Zu seinen wichtigsten Beiträgen zählen detail-lierte Modelle epilepsieartiger Aktivitäten im Hip-pokampus von Nagetieren, die Fortpflanzung epi-leptischer Aktivitäten in kortikalen Netzen, dieMechanismen der Gamma-Oszillationen im Kortex,Synchronisation von Oszillationen in kortikalenNetzen, der Aufbau neuartiger, großer und paralle-

ler Simulationsmodelle, die auch elektrische Syna-psen einbeziehen.Alle diese Ergebnisse waren Pio-nierleistungen, die ganze Arbeitsrichtungen neu er-schlossen haben.

Wesentlich für sein Werk ist seine Herkunftaus der Mathematik. Dies ermöglichte ihm, eigeneModelle, Methoden und Werkzeuge zu entwickeln,die er bis heute pflegt. In seinem Werk wird Inter-disziplinarität modellhaft Realität.

Traubs weltweit anerkannte Verdienste umModellierung in den Neurowissenschaften, diedadurch erhaltenen neuen Erkenntnisse und seinüberzeugendes interdisziplinäres Vorgehen,das dierichtigen Probleme mit den angemessenen Mittelnangeht, geben ihm eine weithin anerkannte Son-derstellung.

Sein Aufenthalt in Heidelberg wird einerseitsseine bereits existierende Zusammenarbeit mit denhervorragenden experimentellen Neurowissen-schaftlern am Ort erheblich intensivieren, anderer-seits wird dies Gelegenheit geben zu einer neuenZusammenarbeit im Bereich der modernen Simula-tionsmethoden und des parallelen Rechnens. Dasbetrifft vor allem die Frage der Parallelisierung derModelle mit elektrischen Synapsen, die bisher nochnicht zufriedenstellend gelöst ist.

Die Heidelberger Arbeitsgruppen werdendurch eine neu bewilligte Bernstein-Gruppe auchim nationalen Netzwerk für Computational Neu-roscience mitarbeiten. Sie erwarten durch denHumboldt-Preis eine äußerst fruchtbare Entwick-lung, die der gesamten Neurowissenschaft inDeutschland zu Gute kommen wird.Quelle: IdW11.05.2007

Humboldt-Forschungspreis stärkt Hirnforschung in Heidelberg Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg

Professor Dr. Walter Jonat hat den mit 10.000Euro dotierten Wilhelm-Warner-Preis erhalten.Der jährlich von der im Jahr 1961 eingerichtetenWilhelm-Warner-Stiftung gestiftete Preis wird fürnamhafte Wissenschaftler im Bereich der Krebs-forschung verliehen. Erstmals wieder seit 40 Jah-ren wird dieser Preis für die Forschung und Be-handlung im Bereich von Brustkrebs verliehen.

Die Übergabe des Preises fand am 27. April inHamburg statt. Der Preis geht, so die Laudatio, anJonat "für seine Verdienste auf dem Gebiet derOptimierung der Behandlung von Patientinnenmit Mamma-Carcinom". Prof.Walter Jonat ist seit1995 Direktor der Klinik für Gynäkologie undGeburtshilfe des Universitätsklinikums Schleswig-Holstein, Campus Kiel. Der Schwerpunkt seiner

klinischen Tätigkeit liegt auf der Diagnostik undTherapie von Brustkrebs. Er ist Mitglied verschie-dener nationaler und internationaler wissen-schaftlicher Gesellschaften, u.a. der deutschenKrebsgesellschaft (DKG), der deutschen Krebshil-fe (DKH), der Amerikanischen Gesellschaft für Kli-nische Onkologie (ASCO) und der AmerikanischenVereinigung für Krebsforschung (AACR).

Wilhelm-Warner-Preis an Prof. Walter JonatKieler Wissenschaftler erhält renommierten Krebsforschungs-Preis

News & Confuse · Info · Treffen 40

GenomXPress 2/07

Bereits zum siebten Mal trafen sich vom sech-sten bis achten März dieses Jahres die Wissen-schaftler des GABI-Projektverbundes zum GABIStatus Seminar in Potsdam. Das Dorint NovotelBerlin-Potsdam Sanssouci war wie im Jahr zu-vor der ansprechende Rahmen für die Zusam-menkunft. Die mehr als 170 teilnehmendenWissenschaftler aus den einzelnen GABI-Pro-jekten konnten drei Tage lang, einen Tag längerals im Vorjahr, ihre neusten Erkenntnisse vor-stellen und mit den Kollegen diskutieren.

Zu Beginn des Seminars fand in diesemJahr die Jahreshauptversammlung des Wirt-schaftsverbundes PflanzengenomforschungGABI e.V. (WPG) statt. Der GABI- assoziierteVerband stellt den zentralen Ansprechpartnerauf Seiten der Wirtschaft für Politik, Wissen-schaft und Wirtschaft sowie für alle anderenGABI-Gremien dar. Außerdem ist er für die Ko-ordinierung der Aktivitäten der an GABI betei-ligten Unternehmen zuständig.

Blick zurück nach vornDas siebte GABI Status Seminar war das

letzte Status Seminar der zweiten GABI Förder-periode. Das Programm war somit vom Rück-blick auf auslaufende Projekte gekennzeichnet,die Agenda begann jedoch mit einem Blick indie Zukunft. Kurz vor Beginn des Seminars wur-den die Ergebnisse der Evaluierung der Pro-jektvorschläge für GABI FUTURE bekannt gege-ben. Die dritte Auflage des deutschen Pflan-zengenomprogramms GABI konzentriert sichnoch stärker auf den Transfer von der Ge-nomanalyse der „Lebensbasis Pflanze“ zur Pro-duktinnovation.Vor allem der Aufbau einer wis-sensbasierten Bio-Industrie, die auf Nachhal-tigkeit und erneuerbare Ressourcen ausgerich-tet ist soll dabei gefördert werden. Dabei teiltsich die Förderung von Projekten in fünf Modu-le auf. Im Modul „BASIS“ werden weiterhinlangfristig explorative Projekte der Grundla-genforschung gefördert. Hinzu kommen die

Module BRÜCKENPROJEKTE und PRODUKTE,welche die Pipeline der Innovationskette kom-plettieren. Weiterhin werden RESSOURCEN ge-fördert. Im Modul START werden junge Wissen-schaftler unterstützt, die als Nukleus für neueKompetenzzentren dienen könnten. DiesesModul wurde als exzellente Idee gelobt, dochgingen leider nur wenige Anträge junger Wis-senschaftler ein, so Dr. Günter Strittmatter vomGABI-SAB („scientific advisory board“). GABIFUTURE sei ein großer Schritt in Richtung „kno-wledge-based bioeconomy“ so Strittmatterweiter. Dr. Rainer Büschges vom ProjektträgerJülich (PTJ) hob außerdem den hohen Anteil anÖffentlich-Privatwirtschaftlichen Kooperatio-nen hervor, die bereits in den vorhergehendenGABI-Förderperioden wichtig, in GABI FUTUREeinen noch höheren Stellenwert erhalten.

Innovation: Das GABI-BierNeben der Jahreshauptversammlung des

WPG e.V. wurde eine gemeinsame Session vonWPG und GABI im Rahmen des diesjährigenGABI Status Seminars organisiert. Dabei wurdeverdeutlicht, wie Produktinnovationen aus demGABI-Programm aussehen könnten. Anhandeines praktischen Beispiels wurde der Weg vonder Grundlagen- über die Brückenforschung bishin zur angewandten Forschung und der darausresultierenden Innovation gezeichnet. Das vor-gestellte GABI Bier war sicherlich eines der Hig-hlights des diesjährigen Treffens. Im Rahmendes Projektes GABI-MALT wurde mit der inno-vativen „Smart-Breeding“ Technologie eineGerstensorte entwickelt, die gute agronomi-sche Eigenschaften und gute Malzqualitäten insich vereinte (siehe auch Seite 41). Zunächsterläuterte Prof. Dr. Ulrich Wobus (IPK Gatersle-ben) die Konzepte genomweiter Forschungs-ansätze am Beispiel des Gerstenkorns, dieGrundlage für GABI-MALT. Prof. Dr. AndreasGraner (IPK Gatersleben) erläuterte daraufhindie Vorgehensweise bei „Smart-Breeding“,schlug so die Brücke von den molekularenGrundlagen zur praktischen Anwendung vonmolekularen Markern. Die Analyse der Malz-qualität der in GABI-MALT generierten Ger-

Siebtes GABI Status Seminar in PotsdamMatthias Arlt, Potsdam

Im März trafen sich 170 Vertreter der einzelnen GABI Projekten in Potsdam um ihre Ergebnisse zu präsentieren.

Drei Tage lang war das Dorint Novotel Berlin-Potsdam Sanssouci ansprechender Rahmen für den regen Austausch

zwischen den Wissenschaftlern aus Wirtschaft und Forschung.

News & Confuse Treffen

News & Confuse · Info · Treffen41

The Power of Genomics:Von GABI-MALT zum GABI-Bier

Die pflanzliche Genomforschung bietet dieMöglichkeit der systematischen und wissens-basierten Verbesserung von Pflanzen. Pflanzen mitden gewünschten bzw. gesuchten Eigenschafts-profil werden früher und sicherer erkannt als beiklassischer Züchtung. Das GABI-MALT-Projektdemonstriert die Vorteile des Einsatzes pflanzlicherGenomforschung auf exzellente Weise.

Die Züchtung neuer Sorten wird beschleunigt.Erfolgversprechende Linien können durch den Ein-satz molekularer Analysen bereits in frühesten Sta-dien identifiziert werden. Jede Linie, die dadurchnicht angebaut und untersucht werden muss,erspart dem Züchter Geld und Zeit. Bis zu 120,-Euro können auf diese Weise je Pflanzenlinie ein-gespart werden, wobei für jede neue Brau-gerstensorte mehrere tausend Linien agronomischund qualitativ untersucht werden müssen. DasEinsparpotential ist somit immens.

Die Herausforderungen der Züchtung liegen inder Verbesserung der agronomischen, wie auchder technologischen Eigenschaften der Sorten. InGABI-MALT wurden gezielt Bereiche des Gersten-genoms, die im Zusammenhang mit guter Malz-qualität stehen (DONOR) in einen genetischenHintergrund eingebracht, der durch höheres Er-tragsniveau und bessere Krankheitsresistenz einebessere agronomische Leitung verspricht (RECIPI-ENT).

RECIPIENT zeichnet sich beispielsweise durcheine hohe Standfestigkeit und Resistenz gegenü-ber Mehltau aus. Die Produktionskosten im Anbauder verbesserten Sorte sinken.

DONOR besitzt hingegen eine überaus gute Malz-qualität. Dies zeigt sich deutlich im Malz- undBrauprozess. Die Reduktion des Weichgrades führtetwa zu verringertem Verbrauch von Erdgas, das

für die Trocknung des Malzes eingesetzt werdenmuss. Dadurch sinken die Produktionskosten umetwa 2,- Euro je Tonne und die Emission vonSchadstoffen und Treibhausgasen wird verringert.Verkürzte Läuterzeiten ermöglichen weiterhin Zeit-und Energieersparnisse in der Brauerei. Die Pro-duktionsressourcen können effizienter eingesetztwerden.

ISOGE vereint die positiven Eigenschaften der bei-den Eltern. Die Verbesserungen der Qualität lassensich sogar bis zum fertigen und schmackhaftenBier verfolgen.

Zum Wohl.GABI-MALT ist ein Beispiel für die vielfältigen und leistungsfähigen Möglichkeiten der pflanzlichenGenomforschung zu verbesserten Produkten und Produktionsprozessen zu gelangen.

Standfestigkeit (Lager) 3,33 1,35 1,7

Mehltauresistenz nein ja ja

Weichgrad 43% 47% 43%

Läuterzeit 100% 130% 98%

News & Confuse · Info · Treffen 42

GenomXPress 2/07

stenlinien wurde dann von Dr. Markus Herz (LfLFreising) anschaulich dargestellt. Schließlichkamen die Teilnehmer in den Genuss des Ger-stensaftes: begleitet von der fachkundigenAnleitung des „Braumeisters“ Dr. Stefan Kreiszvom Lehrstuhl für die Technologie der Brauerei Iin Freising-Weihenstephan begann schließlichdie Bierverkostung. Selbst ungeübte Teilnehmerschmeckten dabei deutliche Unterschiede dereinzelnen Gerstensorten im fertigen Bier her-

aus, wobei Dr. Kreisz die Vorteile der isogenenGABI-Linie im Brauprozess herausstellte. DerSession wohnte auch Staatssekretär Prof. Dr.Frieder Meyer-Kramer aus dem Bundesministe-rium für Bildung und Forschung (Bonn) bei, derdie Hightech-Strategie der Bundesregierung vor-stellte. Er war vom GABI Bier so begeistert, dasser sogar einige Flaschen mit nach Hause nahm.

Prof. Dr. Hartwig Geiger verabschiedetDie erste wissenschaftliche Session war

geprägt von der Verabschiedung von Prof. Dr.Hartwig H. Geiger. Der Wissenschaftler der Uni-versität Hohenheim (Baden-Württemberg)scheidet dieses Jahr aus seinem aktiven Dienstaus. Die Vortragenden Dr. Günter Strittmatter(KWS Saat AG, Einbeck), Prof. Dr. Peter Westhoff(Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf), Prof.Dr. Thomas Miedaner (Universität Hohenheim)und Dr. Silke Stracke (IPK Gatersleben) hobenProf. Geigers Schaffen hervor, bedankten sichfür die Zusammenarbeit in den gemeinsamenProjekten und wünschten ihm viel Glück für dieZukunft. Prof. Dr. Geiger war zuletzt an demProjekt GABI-COOL und den bilateralen GABI-Projekten mit Kanada, GABI-WHEAT und GABIRYE-BARLEY-DIVERSITY, beteiligt.

Wissenschaft präsentieren – Kontakte knüpfenJedes GABI Projekt der zweiten Förderpe-

riode wurde in den Plenarsitzungen in einemVortrag dargestellt und die aktuelle Erkennt-nisse präsentiert. Um auch den einzelnen Un-terprojekten die Möglichkeit der Darstellungihrer Ergebnisse zu bieten wurde außerdemeine Poster Session organisiert. Dafür war amMittwochnachmittag ein eigenständiger Zeit-raum vorgesehen, auch in den Pausen bestanddie Möglichkeit zur Diskussion der einzelnenProjekte an den mehr als 50 Postern. DieseForm der Präsentation von Forschungsergeb-nissen bot gerade den jungen Wissenschaftlernwertvolle Möglichkeiten ihre Ergebnisse darzu-stellen, zu diskutieren und um neue Kontaktezu knüpfen. Eine weitere Motivation bildete dervom WPG e.V. gespendete und vom SAB verlie-hene Preis für die besten Poster. In einer kurzenPräsentation der Poster stellten die Autorenihre Arbeit den SAB-Mitgliedern vor, die daraufdie besten vier Poster auswählten und am Don-nerstag die Geldpreise verliehen. Die bestenPoster der Sitzung stammten von Dr. Daniela Holt-gräwe („GABI-BPM: Detection of DNA sequencepolymorphisms in the sugar beet genome“),

Dr. Axel Himmelbach („Isolation and characte-rization of pathogen-regulated promoters in bar-ley“), Dr. Marc Strickert („Correlation-based mi-ning of gene expression patterns in introgressionlines of Hordeum spontaneum back-crossed withthe genetic background of spring barley“) und Dr.Mario Gils (“Development of an innovative hybridseed production system for winter wheat”). Ne-ben dem Geldgewinn konnten sich die Autorenüber die Anerkennung der Teilnehmer freuen.

Das gemeinsame Dinner am Dienstag-abend bot einen ungezwungenen Rahmen zumweiteren Austausch der Wissenschaftler. Beigutem Essen und Wein wurden Kontakte ge-knüpft und neue Zukunftspläne geschmiedet.Besonderer Dank gilt auch hier dem WPG e.V.,der durch eine großzügige Spende das Konfe-renz-Dinner unterstützte.

Glanzlicht und ZukunftDas diesjährige GABI Status Seminar bot

bereits zum siebten Mal ein herausragendesForum für die einzelnen GABI-Projekte. Durchdie Verlängerung der Tagung auf drei Tage undder Ausweitung der Postersession war es mög-lich den einzelnen Teilnehmern mehr Raum fürdie Darstellung der Ergebnisse bereitzustellenund den „Networking-Faktor“ zu erhöhen. Vielewissenschaftliche Highlights und neue Er-kenntnisse aus den einzelnen GABI-Projektenwurden präsentiert, dass diese auch zu Pro-duktinnovationen führen konnten wurde an-hand des GABI Bieres wohlschmeckend illu-striert. Neben dem GABI Bier werden in dennächsten Jahren sicherlich weitere möglicheProduktinnovationen aus den einzelnen GABI-Projekten hervorhehen.

Die Glanzpunkte wurden im GenomXPressSonderheft „Highlights aus der zweiten GABIFörderperiode 2004 – 2007“ ausführlich undillustrativ dargestellt, das pünktlich zum StatusSeminar vorlag. Interessenten können das Son-derheft kostenlos über die GABI Geschäftstelle(GABI SCC Geschäftsstelle, c/o Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie, AmMühlenberg 1, 14476 Potsdam, e-Mail: marlt@mpimp-golm.mpg.de, Tel: 0331-5678303) oderdie Internet Seite (http://www.gabi.de) beziehen.

Das siebte GABI Status Seminar wargleichzeitig auch das letzte Status Seminar derzweiten GABI Förderperiode. Das achte GABIStatus Seminar, das vom 04. bis 06. März 2008ebenfalls in Potsdam stattfinden wird, gilt als"Kick-Off" Meeting von GABI-FUTURE. Anga-ben zur Registrierung werden zu gegebenerZeit bekannt gegeben.

Aus allen Beiträgen der Posterausstellung wurden die

vier besten Darstellungen von den Mitgliedern des SAB

ausgewählt. Die Preisträger des vom WPG e.V. gespen-

deten Poster-Preises diesen Jahres: Dr. Marc Strickert,

Dr. Daniela Holtgräwe und Dr. Axel Himmelbach (v.l)

mit Dr. Günter Strittmatter (GABI SAB), der die Preis-

verleihung durchführte (nicht auf dem Bild: der vierte

Preisträger Dr. Mario Gils).

Eine Posterausstellung mit mehr als 50 Präsentationen

ermöglichte den einzelnen Unterprojekten eine detail-

lierte Darstellung der erzielten Ergebnisse und bot den

Teilnehmern die Möglichkeit zur Diskussion.

Unter der fachkundigen Anleitung von Dr. Stefan

Kreisz prüften die Teilnehmer die sensorischen

Qualitäten eines "GABI-Produkts", dem GABI-Bier.

Die im Rahmen des GABI MALT-Projektes entwickelte

innovative Gerstensorte vereint landwirtschaftliche

und brautechnische Vorteile, die sich bis zum fertigen

Produkt verfolgen lassen.

News & Confuse · Info · Treffen43

EPOBIO WorkshopKonzepte für die nächste industrielle Revolution

EPOBIO steht für einen US Amerikanisch –Europäischen „Think-Tank“, mit dem Ziel dasökonomische Potential der Biotechnologie beimUmbau unserer auf fossilen Roh- und Energie-stoffen beruhenden Ökonomie zu bestimmen.EPOBIO soll Hilfestellung bei der Definition vonZielen geben und notwendige Forschungs- undEntwicklungsarbeiten benennen. Das EPOBIOhierbei sehr erfolgreich arbeitet, zeigen dieersten Ausschreibungen im Rahmen des 7. EUForschungsrahmenprogramms. Zahlreiche zuvordurch EPOBIO definierte Themen, Ansätze undZiele finden sich in diesem, aber auch in natio-nalen Strategien wieder. Gründe genug also, umEPOBIO bzw. diesem Projekt folgende Spin-Offsim Auge zu behalten. Griechenland wurde MitteMai der Treffpunkt für 100 Wissenschaftler/innen öffentlicher und privater Forschungslabo-re, um die Diskussion über die Potentiale der Bio-technologie in der dritten Phase der industriel-len Revolution zu vertiefen. Nach Kohle undErdöl sind es nun die nachwachsenden unddamit klimaneutraleren Ressourcen, welche diePipelines einer hochentwickelten Industrie im21. Jahrhundert speisen sollen.

Das „Null-Abfall Konzept“war der Titel und gleichzeitig Programm

des Workshops in Athen. Ob der Weg „vonPflanzen hin zu komplexen und abfallfreienBio-Raffinerien“ realistisch ist, kann heutenoch nicht mit Sicherheit vorhergesagt werden.Klar ist aber, dass Pflanzen und hierzu zählenselbstverständlich auch Bäume und Algen, alsKohlenstoffquelle der Zukunft prädestiniertsind. Der Biotechnologie kommt dabei die Rolleeiner Schlüsseltechnologie und eines Impulsge-bers zu. Mit Ihrer Hilfe können die Rohstoffe,also die Pflanzen optimiert und spezifischenNutzungskonzepten angepasst werden. KazukiSaito vom Riken Pflanzenzentrum in Japan fo-kussierte in seinem Vortrag auf die immenseVielfalt pflanzlicher Stoffwechselwege und syn-thetisierter chemischer Verbindungen. Diesesind die wahren Synthesemeister und stellenjede Chemiefabrik in den Schatten. Mit ge-schätzten 200.000 von Pflanzen gebildetenchemischen Verbindungen, wir Menschen brin-gen es gerade Mal auf wenige Tausend, sindPflanzen auch heute die Quelle für Arzneimittel

und Vorbild für synthetische Verbindungen. Mitknapp einer halben Milliarde Blütenpflanzenar-ten auf der Erde, sind die noch unentdecktenRessourcen immens. Was die Bedeutung vonder Erhaltung der biologischen Vielfalt und vongrundlegender Forschung unterstreicht. IanGraham von der Universität York fokussierteauf zwei grundsätzliche Möglichkeiten umPflanzen als „Chemiefabriken“ zu nutzen.„Entweder passt man Wildpflanzen dem Feld-anbau an oder aber man isoliert die entspre-chenden Gene und verbessert existierende Kul-turpflanzen“, so Graham.

Neben der Optimierung des Bio-RaffinerieRohstoffs „Pflanze“ kommt der Biotechnologiebei der anschließenden Konversion ein Opti-mierungspotential zu. Bereits heute sind bishermehrstufige Prozesse wie z.B. enzymatischeSpaltung von komplexen Polymeren in Zuckerund die sich anschließende Vergärung mit Hilfeeines einzigen gentechnisch veränderten Mi-kroorganismus möglich. Durch die intelligenteVerzahnung von Grüner und Weißer Biotechno-logie und darüber hinaus die mit anderen For-schungsfeldern wie Prozesstechnik, Material-forschung, Ökologie, Logistik etc., kann ein„Zero Waste Konzept“ möglich werden.

Unterschiedliche Konzepte, Produktionsprozesse und Produktein sogenannten Bioraffinerien, wurden auf

Potentiale und Schwächen abgeklopft. ErstesMassenprodukt auf dem Weg eines Schrittwei-sen Umbaus unserer Ökonomie in eine auf bio-logischem Wissen aufbauende Bio-Ökonomie(Knowledge Based Bio-Economy – KBBE), sindTreibstoffe. Obwohl mit nur 14% am globalenCO2 Ausstoß beteiligt, scheinen die Bio-Kraft-stoffe in vielen Ländern der Türöffner für zu-künftige, diversifizierte Produktpaletten zuwerden. Beim Workshop verwies man darauf,dass auch die Petrochemie vor einhundert Jah-ren mit einigen wenigen Produkten gestartetwar und erst nach und nach sich die heutigeVielfalt entwickelt hat. Länderspezifisch wer-den unterschiedlich Treibstoffe favorisiert. InNord- und Südamerika ist dies vor allem Bio-Ethanol. Primär wird dieser Sprit aus Zuckerrohrund Maisstärke gewonnen. Europa setzt nebenBio-Ethanol auf Bio-Diesel, aber auch Methan,

also Biogas um die Fahrzeugflotten in Zukunftklimaneutraler anzutreiben. Bio-Diesel ausRapssamen erzeugt, weist dabei momentan diegeringste Effizienz und Klimaneutralität auf.Die Zukunft, aber auch dies ist nicht neu,gehört der Ganzpflanzennutzung. Bei Biogasist diese bereits praktiziert und wird sich inZukunft auch positiv auf die Effizienz von Bio-Diesel und Bio-Ethanol auswirken.

Gleichzeitig wurde im Workshop auch deutlich, dass EPOBIO noch zu sehr pflanzenbiotech-

nologisch dominiert ist. Andere Fachdisziplinenwie z.B. Agronomie, Verfahrenstechnik, Materi-alforschung, Energie-, Fahrzeug-, Textilindustrieusw. müssen in den Diskussionsprozess besserintegriert werden. Durch mögliche Synergienkönnen Effizienz und Nachhaltigkeit verbessertwerden. Die heutige Subventionsabhängigkeitder Nutzung von NaWaRo’s (NachwachsendeRohstoffe), würde so reduziert und die Rentabi-lität verbessert werden. An diesem Punkt greiftauch das Konzept der „Zero Waste Bio-Raffine-rie“. Miteinander verwobene Produktionspro-zesse sollen so wie in der heutigen Petrochemiejedes einzelne Kohlenstoffatom nutzbar ma-chen. Reststoffe werden zu Rohstoffen für ande-re Produkte und nicht verwertbare Mineralstof-fe wie Stickstoff, Phosphor etc. schließen denKreislauf als Dünger der auf die Felder verbrachtwird. Geschlossene Systeme von bis zu 80% sindbereits heute bei Bio-Gasanlagen möglich. ErsteAnlagen zur Kopplung von Strom- und Wärme-nutzung existieren und erhöhen die Effizienz.Durch die Kombination von stofflichen und ener-getischen Nutzungskonzepten, aber auch dieVerschachtelung von unterschiedlichen energe-tischen Konversionstechnologien soll auch untereuropäischen Bedingungen eine effiziente undsubventionsfreie Produktion möglich werden.Kaskadennutzung ist das Schlagwort für derarti-ge Konzepte der „Zero Waste Bio-Raffinerie“.Die Verwirklichung dieses Konzepts bedarf Visi-onskraft und ein starkes finanzielles Engage-ment jenseits von Rentabilitätskriterien in derAnlaufphase.

Weitere Informationen und zusammen-fassende Berichte finden Sie unter:http://www.epobio.net

News & Confuse · Info · Treffen 44

GenomXPress 2/07

En Route to a Knowledge-Based Bio-Economy – Vorstellung des Kölner Strategiepapier

Der Parlamentarische Staatssekretär im Bun-desministerium für Bildung und Forschung(BMBF) Thomas Rachel und der Staatssekretärim Bundesministerium für Wirtschaft und Tech-nologie (BMWi), Dr. Joachim Wuermeling, eröff-neten gemeinsam eine Konferenz die im Rah-men der deutschen EU-Ratspräsidentschaft inKöln organisiert wurde. Die Konferenz „EnRoute to the Knowledge-Based Bio-Economy“fand im Vorfeld der European Bioperspectives2007 statt und führte über 300 Vertreter ausForschung, Wirtschaft und Politik zusammen.Diese diskutierten über die Potentiale der Bio-technologie und die notwendigen Struktureneiner nachhaltigen Ökonomie. Die wissensba-sierte Bio-Ökonomie kann man als „Umsetzungdes Wissens aus den Lebenswissenschaften inneue, nachhaltige, umweltverträgliche undkonkurrenzfähige Produkte“ definieren, soRachel.

Auf der Veranstaltung präsentierten inter-nationale Experten die “Kölner Erklärung”(“Cologne Paper”) zur Zukunft der Biowissen-schaften. Darin wird der Biotechnologie im Ver-lauf der kommenden zwei Jahrzehnte eine her-ausragende Bedeutung für die europäischeWirtschaft zugesprochen. 51 unabhängige Ver-

treter aus Wissenschaft und Wirtschaft habendafür einen Blick in die Zukunft geworfen, Per-spektiven einer wissensbasierten "Bio-Ökono-mie" im Jahre 2030 diskutiert und Handlungs-empfehlungen gegeben. Die Ergebnisse wurdenauf der Konferenz vorgestellt und diskutiert.

Die Teilnehmer der Tagung diskutierten dienotwendigen gesetzlichen Rahmenbedingun-gen für die Umsetzung dieser Visionen, sowieThemen wie die Rolle der Biotechnologie für diemenschliche Ernährung, für Biomaterialien undBioverfahren, für die Erzeugung von Bio-Ener-gie und die Biomedizin. Neue benötigte Kon-zepte und Technologien bildeten einen weite-ren inhaltlichen Schwerpunkt der Tagung.

Die großen vor uns stehenden Herausforderungen wie Klimawandel, Ressourcenknappheit,

sowie die wachsende und alternde Bevölkerungzwingen uns zur Suche nach neuen, nachhalti-gen Lösungen. Sofort müssen schon die ent-scheidenden Weichen in Politik, Wirtschaft undGesellschaft gestellt werden. Je besser undeffektiver die Verzahnung von Forschung undWirtschaft gelingt, desto schneller sind Pro-dukte auf dem Markt, die den Technologievor-

sprung Europas im globalen Wettbewerbsichern. Die deutsche EU-Ratspräsidentschaftnimmt mit der Konferenz die Potenziale, denStellenwert und die Perspektiven der Biowis-senschaften in Wirtschaft und Gesellschaft inden Blick. Rachel betonte dabei, dass " diedeutsche Ratspräsidentschaft mit dieser Konfe-renz ein Zeichen gesetzt hat, um die Rolle derBiowissenschaften für die Zukunft aufzuzeigen.Die von unabhängigen europäischen Expertenformulierte "Kölner Erklärung" untermauertden Ansatz der Bundesregierung, den Biowis-senschaften einen prominenten Platz in derHightech-Strategie einzuräumen. Wir werdenauch in Zukunft alle Anstrengungen unterneh-men, Deutschland zu einem der attraktivstenStandorte für Biowissenschaften weltweit aus-zubauen".

Die Konferenz wird Europa auf dem Wegzu mehr Wettbewerbsfähigkeit einen entschei-denden Schritt voranbringen. Die Vorhersagenund die Empfehlungen der „Kölner Erklärung“sollen Politiker bei der Prioritätensetzung undder Gestaltung von Forschungs- und Entwick-lungsmaßnahmen unterstützen.

Link zur Kölner Erklärung: www.gabi.de

Das diesjährige

NGFN Meeting 2007findet am 10. und 11. November 2007 in Heidelberg statt.

Alle Interessierten sind zur Teilnahme eingeladen. Es stehen u.a. Themen wie GeneticMedicine, Development of Complex Diseases, Models in Translational Research,Systems Genetics, Quantitative Biology and Ways to Medical Systems Biology auf dem Programm. Deadline für Anmeldung und Abstracteinreichung: 10. September.

Näheres unter www.pt-it.de/ngfn/dkfz/

Projektmanagement NGFN | Projekträger im DLR | Heinrich-Konen.Straße 1 | 53227 BonnTel.: 02 28/38 21-3 31 | Fax: 02 28/38 21-3 32 | E-Mail: pm-ngfn@dlr.de | Internet: www.ngfn.de

Science Digest45

Ein Schmerzmittel, das weiß, wo es weh tutAmerikanische Wissenschaftler haben

eine neue Klasse von Schmerzmitteln ent-wickelt, die ausschließlich im verletzten Gewe-be wirken. Damit werden die von anderenPräparaten zur Schmerzbehandlung bekanntenNebenwirkungen wie etwa Benommenheit ver-

mieden. Die Spezifität der Wirkstoffe beruht aufden leicht unterschiedlichen pH-Werten in ver-letzten und unverletzten Geweben. Die von denWissenschaftlern entwickelte Substanz namensNP-A heftet sich an bestimmte Erkennungsstel-len der Nervenzellen und blockiert diese für dieBotenstoffe Glutamat und NMDA. Diese Sig-nalstoffe vermitteln eine Vielzahl von Nerven-

funktionen, unter anderem auch Schmerzreize.Werden die Andockstellen hingegen blockiert,können Glutamat und NMDA keinen Nerven-reiz wie etwa eine Schmerzreaktion aufgrundeiner Verletzung mehr auslösen. VerletztesGewebe hat einen niedrigeren pH-Wert alsunverletztes Gewebe, besitzt also einen höhe-ren Säuregehalt. Dies liegt hauptsächlich ander Unterbrechung der Blutzufuhr, was unteranderem zu einer Ansammlung von Kohlendio-xid und sauren Stoffwechselprodukten wieMilchsäure führt. Durch diese leichte Absen-kung des pH-Wertes erhöht sich die Fähigkeitvon NP-A, sich an die NMDA-Erkennungsstel-len anzuheften. Das Schmerzmittel wirkt alsogenau an der Stelle, an der die Verletzung auf-getreten ist. Frühere Wirkstoffe mit einem ähn-lichen Wirkmechanismus blockierten dieRezeptoren unabhängig davon, ob diese vonder Verletzung betroffen waren oder nicht. Dasverursachte jedoch häufig Nebenwirkungenwie Halluzinationen oder Bewegungsstörun-gen, so die Forscher. Die Wissenschaftler teste-ten ihr neues Präparat an Ratten. Dazu wurdendie Pfoten der Tiere mit unterschiedlich schwe-ren Gewichten belastet. Unverletzte Pfotenzogen die Ratten normalerweise bei einer Bela-stung von über fünfzehn Gramm zurück, ver-letzte Pfoten hingegen schon bei einer Bela-stung von nur zwei Gramm. Bekamen die Rat-ten eine Dreiviertelstunde vor dem Versuch NP-A gespritzt, zogen sie ihre verletzte Pfote erstbei einer Belastung mit zwölf Gramm zurück.Die Wirkung von NP-A hielt für drei Stunden an,und die Tiere zeigten keine Anzeichen vonNebenwirkungen. Wann das Schmerzmittel aufden Markt kommen könnte, ist bislang aller-dings nicht bekannt. Die Entwickler habenjedoch bereits eine Firma gegründet, um ihrenWirkstoff besser vermarkten zu können.Quelle: New Scientist, 2. Juni, S. 11; BdW31.05.2007

Wo die Produktion der Protein-Fabriken beginnt Der Mensch und alle anderen Lebewesen

auf der Erde sind aus Zellen aufgebaut. Je tie-fer die Wissenschaft in deren Mikrokosmos ein-

Science DigestDiese und weitere Meldungen der letzten drei Monate finden Sie im Internet unter www.gabi.de

Science Digest 46

GenomXPress 2/07

taucht, desto komplexer erscheint er. In diesemDickicht haben deutsche Forscher den Ort aus-findig gemacht, an dem die Zelle mit demZusammenbau ihrer hauseigenen Protein-Fabriken beginnt. Proteine sind für alle Lebe-wesen enorm wichtig. Sie dienen als Baustoffe,verdauen die Nahrung, schützen den Organis-mus vor Bakterien und tun noch Vieles mehr.Die für alle Lebensvorgänge unersetzlichenProtein-Fabriken in den Zellen heißen Riboso-men. Sie sehen aus wie winzig kleine Körnerund bestehen aus RNA-Molekülen sowie ausetwa 80 verschiedenen Proteinen. Eine einzigeKörperzelle des Menschen enthält rund zehn

Millionen Ribosomen, welche die unterschied-lichsten Proteine synthetisieren. Hochbetriebist nach jeder Zellteilung angesagt: Die raschwachsenden Tochterzellen müssen mit demnotwendigen Vorrat an Ribosomen versorgtwerden. Dazu hat die Zelle pro Sekunde etwa100 Ribosomen herzustellen. Die Produktionerfolgt im so genannten Kernkörperchen oderNukleolus, einer bereits im Lichtmikroskopdeutlich erkennbaren Struktur des Zellkerns.Die Forscher haben herausgefunden, wo genauder Zusammenbau der Ribosomen innerhalbdes Kernkörperchens beginnt. Damit sind sieihrem Ziel, dessen funktionelle Architektur zu

verstehen und mit den molekularen Abläufender Ribosomen-Produktion in Verbindung zusetzen, einen entscheidenden Schritt näherge-kommen. Den Forschern zufolge lässt sich dieHerstellung der Ribosomen mit einer Fließ-bandproduktion vergleichen: Der Anfang desFließbands liegt tief im Inneren, sein Ende amRand des Kernkörperchens. Die fertigen Pro-dukte werden dann schnell aus dem Zellkernhinausgeschleust, damit sie umgehend mit derProtein-Produktion beginnen können. An wel-cher Stelle des Fließbands der eigentlicheZusammenbau der Ribosomen aus RNA undProteinen beginnt, war bislang umstritten DieForscher haben jetzt gezeigt, dass dies in festumrissenen Randbereichen des Kernkörper-chens passiert, die durch eine körnige Strukturgekennzeichnet sind. Dazu koppelten sie ver-schiedene ribosomale Proteine mit fluoreszie-renden Proteinen. Dann verfolgten sie die Ver-teilung und das dynamische Verhalten der mitLeuchtmarker gekennzeichneten Proteine inlebenden menschlichen Zellen mit Hilfe derhoch auflösenden konfokalen Laserscanning-Mikroskopie. Zudem untersuchten sie die räum-liche Verteilung von ribosomalen Proteineninnerhalb des Nukleolus mit Hilfe der Immun-gold-Elektronenmikroskopie. Den hierfür nöti-gen Antikörper entwickelten sie in Kollaborati-on mit Wissenschaftlern vom Deutschen Krebs-forschungszentrum in Heidelberg.Quelle: Journal of Cell Biology 2007, 177 (4),S. 573-578; IdW 01.06.2007

Aufrecht in den BäumenDie Vorfahren des Menschen gingen nicht

erst auf dem Boden zum aufrechten Gang über,sondern übernahmen die zweibeinige Fortbe-wegung von ihren noch auf Bäumen lebendenUrahnen. Das schließen britische Wissenschaft-ler aus Beobachtungen von freilebendenOrang-Utans, die auf zwei Beinen in den Bäu-men klettern. Da die zweibeinige Fortbewe-gung den Primaten mehrere Vorteile bietet, seies wahrscheinlich, dass auch schon der eben-falls baumbewohnende gemeinsame Vorfahrvon Mensch und Menschenaffen aufrecht ging,so die Forscher. Eine weitverbreitete Theorieüber den Ursprung des aufrechten Ganges istdie so genannte Savannen-Hypothese. Dem-nach gingen die Vorfahren des Menschen undseiner nächsten Verwandten zu einem Lebenauf dem Boden über, als sich in einer trockenenKlimaperiode die Wälder lichteten und dieSavannen ausbreiteten. Die menschlichen Vor-fahren bewegten sich zunächst weiterhin auf

allen vier Beinen, richteten sich aber im Laufeder Zeit als Anpassung an das Leben im Gras-land auf. Nach Ansicht der Forscher deutet dasBewegungsverhalten freilebender Orang-Utansjedoch darauf hin, dass sich der aufrechte Gangbereits viel eher herausbildete. Die Wissen-schaftler beobachteten über ein Jahr lang meh-rere Orang-Utans auf Sumatra und erfasstendabei insgesamt rund 3.000 Bewegungsabläu-fe. Demnach bewegen sich die Primaten nur aufsehr dicken Ästen auf allen Vieren. Auf dünnenund sehr nachgiebigen Zweigen gehen siedagegen aufrecht. Zur Unterstützung hängensie sich mit ihren Armen an andere, höherlie-gende Äste, um ihr Körpergewicht besser ver-teilen zu können. Diese Fortbewegungsarterlaubt es den Orang-Utans, bis zu den Früch-ten in der äußersten Baumkrone zu gelangen,so die Forscher. Sie vermuten nun, dass sich dieVorfahren der Menschen und Menschenaffenbereits in ihrem ursprünglichen LebensraumWald zweibeinig fortbewegten, da sie so –genau wie die Orang-Utans – mehrere Vorteilehatten. Die auf dem Boden lebenden Vormen-schen setzten dann das Verhalten fort, währendsich die Vorfahren der Schimpansen und Goril-las auf das Erklettern von Bäumen spezialisier-ten und auf dem Boden den so genanntenKnöchelgang entwickelten, bei dem die vorde-ren Gliedmaßen mit der Rückseite der Fingeraufgesetzt werden. Der aufrechte Gang galtbisher als typisches Unterscheidungsmerkmalzwischen Vormenschen und Vorfahren derMenschenaffen, doch die jetzt veröffentlichtenForschungsarbeiten könnte diese Abgrenzungin Frage stellen.Quelle: Science, Bd. 316, S. 1328; IdW01.06.2007

Wie man Mäuse schlauer machtMäuse werden schlauer, wenn in ihrem

Gehirn ein bestimmtes Gen ausgeschaltet wird:Sie können Veränderungen in ihrer Umgebungschneller erfassen und ihr Verhalten besseranpassen als ihre normalen Artgenossen,haben amerikanische Wissenschaftler gezeigt.Das ausgeschaltete Gen wird mit Alzheimer,Drogenabhängigkeit und anderen kognitivenStörungen in Verbindung gebracht. Die Ergeb-nisse der Studie könnten daher zur Entwicklungneuer Medikamente und Behandlungsmetho-den gegen diese Krankheiten beitragen, hoffendie Forscher. Die Wissenschaftler manipuliertenim Gehirn erwachsener Mäuse das Gen für einProtein namens Cdk5. Normalerweise trägt das

Protein dazu dabei, ein in Nervenzellen vor-kommendes Schlüsseleiweiß, das so genannteNR2B, aufzulösen, das eine wichtige Rolle beimLernprozess spielt. Fehlt im Gehirn das Protein,erhöht sich die Menge an NR2B und dadurchauch die Lernfähigkeit der Mäuse. Zudem ver-besserten sich bei den genveränderten Mäusendie Verbindungen zwischen den Nervenzellen,und der Hippocampus, die zentrale Schaltstati-on für Emotionen und intellektuelle Fähigkei-ten, reagierte stärker auf elektrische Reize,stellten die Forscher fest. Die verbesserte Lern-fähigkeit der manipulierten Mäuse beurteiltendie Wissenschaftler durch verschiedene Verhal-tenstests. So fanden sich die Tiere in einemWasserlabyrinth besser zurecht als ihre norma-len Artgenossen und entdeckten schneller eineneue Route, als die Forscher den Irrgarten ver-änderten. Den Mäusen erscheint alles vielbedeutungsvoller. Da sie gegenüber ihrerUmgebung viel empfindlicher reagieren, schei-nen sie pfiffiger geworden zu sein. Die Wissen-schaftler hoffen nun, die genauen Auswirkun-gen des Proteins und damit auch die Ursachenfür Funktionsstörungen im menschlichenGehirn besser verstehen zu können. So suchensie gegenwärtig nach Medikamenten, die auchohne genetische Veränderungen einen ähnli-chen Effekt erzielen und bei der Behandlungvon Krankheiten wie etwa Alzheimer helfenkönnen. Zudem untersuchen die Forscher der-zeit, wie sich die Entfernung des Gens langfri-stig auf das Verhalten und die Gesundheit derMäuse auswirkt.Quelle: Nature Neuroscience, DOI:10.1038/nn1914; BdW 30.05.2007

Wie die Gene die Sprache prägenDie Unterschiede zwischen Englisch und

Chinesisch lassen sich zumindest teilweise aufdie genetische Veranlagung ihrer Sprecherzurückführen, haben zwei schottische Forscherentdeckt. Entscheidend sind dabei zwei Gene,die wichtig für die Gehirnentwicklung sind:Kommen davon bestimmte Varianten in einerVolksgruppe nur selten vor, tendieren die Men-schen zur Entwicklung so genannter Tonspra-chen wie Chinesisch, in denen die Bedeutungeines Wortes von der Tonhöhe bei der Ausspra-che abhängt. Dominieren diese Genformen hin-gegen in der Bevölkerung, neigen die Men-schen eher dazu, Sprachen wie Englisch oderDeutsch zu sprechen, in denen es diese Abhän-gigkeit von der Tonhöhe nicht gibt. Die Wissen-schaftler konzentrierten sich in ihrer Studie auf

zwei Gene namens Microcephalin und ASPM.Beide spielen wichtige, bisher aber noch unbe-kannte Rollen bei der Gehirnentwicklung undkommen jeweils in einer ursprünglichen und ineiner neueren Variante vor. Bei Microcephalinentstand diese neuere Form vor etwa 37.000und bei ASPM vor etwa 5.800 Jahren. Dieunterschiedlichen Varianten sind allerdingsnicht gleichmäßig auf der Erde verteilt. So istdie neue ASPM-Form beispielsweise in Asien,Europa und Nordafrika häufig und in Ostasien,Südafrika und Nord- sowie Südamerika sehrselten. Ein ähnliches Verteilungsmuster findetsich auch für die neuere Microcephalin-Varian-te. Interessanterweise gibt es genau dort, wodie neuen Genformen kaum vorkommen, sehrhäufig Tonsprachen, stellten die Wissenschaft-ler bei einem Vergleich verschiedener geneti-scher Marker mit linguistischen Eigenheiten derjeweiligen Bevölkerung fest. Ihre Erklärung: DieGene prägen die individuelle Hirnstruktur ihrerTräger und damit auch ihre Fähigkeit, Sprachenzu lernen. Da eine Sprache jedoch nur dadurchweitergegeben wird, dass Kinder beim Lernenversuchen, die Laute ihrer Umgebung nachzu-ahmen, kann eine derartig veränderte Lern-fähigkeit mit der Zeit die gesamte Sprache ver-ändern – etwa dann, wenn sich eine Genvari-ante durchsetzt, die es dem Gehirn erschwert,Tonhöhen zu erfassen. In einem solchen Fallwürde diese Eigenschaft der Sprache irgend-wann verschwinden, so die Forscher. Da im Fallvon Microcephalin und ASPM die neueren Vari-anten mit einem selteneren Auftreten der Ton-sprachen zusammenhängen, waren solcheSprachen ursprünglich wohl sehr viel häufigervertreten als heute, schließen die Forscher.Allerdings sollte die Verbindung Gene undSprache nicht überinterpretiert werden: Esstehe schließlich außer Frage, dass heute jedeskleine Kind jede Sprache lernen könne, es exi-stieren also keine "Chinesisch-Gene".Quelle: PNAS, DOI:10.1073/pnas.0610848104; BdW29.05.2007

Fettarme Milch, frisch aus der KuhAuf einer Farm in Neuseeland haben Wis-

senschaftler Kühe entdeckt, die Milch mit nur0,1 Prozent Fettanteil produzieren. Die For-scher möchten nun deren Gene benutzen, umganze Kuhherden mit dieser Fähigkeit zu züch-ten. Als eine noch bedeutendere Entdeckungkönnte sich eine Kuh herausstellen, deren Milcheinen stark erhöhten Anteil an ungesättigten

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Fettsäuren enthält, welche deutlich gesünderfür den Menschen sind als gesättigte Fettsäu-ren. Zudem lässt sich aus dieser Milch herge-stellte Butter auch im kalten Zustand gut ver-streichen. Die außergewöhnlichen Tiere wurdenentdeckt, als eine Biotechnologiefirma dieUnterschiede in der Zusammensetzung derMilch einer Kuhherde untersuchte. Ausgerüstetmit dem Wissen um die genaue genetische Aus-stattung jeder einzelnen dieser Kühe, sei es nurnoch eine Frage der Zeit, bis komplette Kuh-herden ausschließlich Milch mit diesen speziel-

len Eigenschaften produzieren. Die Entdeckungkönnte vor allem deshalb interessant sein, weilimmer mehr Menschen aus gesundheitlichenGründen fettarme Milchprodukte kaufen. Beider herkömmlichen Produktion dieser Erzeug-nisse müssen die fetten Bestandteile der Milcherst abgetrennt werden. Momentan kann nochein Großteil des Fettes zu Butter und Rahm wei-terverarbeitet werden. Mit Zunahme desAnteils an fettarmer Milch kann zukünftig aller-dings nicht mehr das gesamte anfallende Fettverarbeitet werden. Durch fettarme Milch

direkt von den Kühen ließe sich das umgehen.Bislang ist allerdings noch nicht bekannt, obdie Kühe die fettarme Milch in einer ähnlichhohen Menge wie normale Milch produzierenkönnen. Die bei einer der Kühe gefundene ver-änderte Zusammensetzung von gesättigtenund ungesättigten Fettsäuren eröffnet zudemdie Möglichkeit, dass die Verbraucher wiedervermehrt zur dann gesünderen Vollmilch grei-fen – zumindest wenn es gelingt, die dafürzuständigen Gene auf weitere Kühe zu über-tragen. Damit würde auch einer der Nachteilevon fettarmer Milch wettgemacht, die im Ver-gleich zur Vollmilch geringere Anteile an fett-löslichen Vitaminen enthält, beispielsweise dieVitamine A, D, E und K. Gesättigte Fettsäurenstehen im Verdacht, den Cholesterinspiegel unddadurch das Herzinfarktrisiko zu erhöhen. DieAufnahme bestimmter ungesättigte Fettsäurenist hingegen für den Menschen lebensnotwen-dig, da der Körper sie im Gegensatz zu dengesättigten Fettsäuren nicht selbst herstellenkann.Quelle: Chemistry & Industry, Bd. 10, 28.Mai 2007; BdW 29.05.2007

Pilz frisst RadioaktivitätRadioaktive Strahlung kann bestimmten

Pilzarten als Nahrung dienen. Dafür wandelndie Pilze die Strahlung mithilfe des auch in dermenschlichen Haut vorkommenden PigmentsMelanin in Energie um und nutzen diese für ihrWachstum. Diese Organismen können somitentgegen bisheriger Annahmen unabhängigvon organischen Stoffen wachsen, die vonanderen Lebewesen gebildet wurden. Derzugrundeliegende Mechanismus scheint hier-bei ähnlich zu funktionieren wie bei der Photo-synthese von Pflanzen. In ihrer Studie vergli-chen die Wissenschaftler das Wachstum ver-schiedener Pilzarten, die entweder der natür-lich vorkommenden radioaktiven Hintergrund-strahlung oder einer bis um das 500facheerhöhten Strahlendosis ausgesetzt wurden.Pilzarten, die Melanin enthielten, zeigten unterdem Einfluss der erhöhten Strahlung ein deut-lich stärkeres und schnelleres Wachstum, beob-achteten die Wissenschaftler. Die Idee zu ihrenExperimenten war den Forschern bereits vorfünf Jahren gekommen, als im zerstörten Atom-reaktor von Tschernobyl schwarze, melaninrei-che Pilze gefunden wurden, die dort auf denWänden wuchsen. Für mögliche Anwendungen

Science Digest · Jobbörse49

ihrer Entdeckung haben die Wissenschaftlerschon konkrete Ideen: Beispielsweise könntenPilze Astronauten als unerschöpfliche Nah-rungsquelle bei langen Missionen im All die-nen, da dort überall radioaktive Strahlung ingroßer Menge vorhanden ist. Pflanzen wandelnmithilfe des Pigments Chlorophyll Sonnenlichtin chemische Energie um, die ihnen erst dasWachstum ermöglicht. Mit der radioaktivenStrahlung haben sich bestimmte Pilzarten einenweiteren Ausschnitt der elektromagnetischenStrahlung erschlossen. Dass viele PilzartenMelanin produzieren, war schon länger be-kannt, welche Funktion es in Pilzen erfüllt, je-doch nicht. Auch die menschliche Haut produ-ziert Melanin. Da sich dieses chemisch nichtvon dem Melanin der Pilze unterscheidet, speku-lieren die Forscher, dass dieses ebenfalls Energiefür die Hautzellen liefern könnte. Diese würdezwar nicht für einen Strandlauf ausreichen, abervielleicht zum Öffnen eines Augenlids.Quelle: PLoS ONE, DOI:10.1371/journal.pone.0000457; BdW32.05.2007

Salz macht Helicobacter sauerSalz macht das Magenbakterium Helicob-

acter pylori aggressiver und damit gefährlicher.Das haben amerikanische Wissenschaftler inLabortests mit den Erregern herausgefunden,die für einen Großteil aller Magengeschwüreverantwortlich sind. Bei hohen Konzentratio-nen von Kochsalz veränderten die Bakterienihre Gestalt und begannen, lange Ketten zu bil-den. Die Ergebnisse könnten erklären, warumeine salzreiche Kost das Risiko für Magener-krankungen und Magenkrebs ansteigen lässt,glauben die Forscher. Die Wissenschaftler set-zen in ihren Experimenten Bakterienkulturenunterschiedlichen Salzkonzentrationen aus undbeobachteten, wie sich das Wachstum und dasErscheinungsbild der Bakterien veränderten.Bei höheren Salzkonzentrationen sanken dieWachstumsraten zwar ab, doch die Bakterienbegannen, längliche Formen anzunehmen undschlossen sich zu Ketten zusammen. Die Wis-senschaftler nehmen daher an, dass das Salzbei den Erregern Störungen bei der Zellteilungauslöst. Unter dem Einfluss des Salzes erhöhtenzudem zwei Gene im Erbgut des Bakteriumsihre Aktivität. Diese Veränderungen könntendafür verantwortlich sein, dass Menschen häu-figer an Magenerkrankungen leiden, wenn sie

sich sehr salzreich ernähren, erklären die For-scher. Diesen Zusammenhang zwischenErnährung und Magenerkrankungen hattenMediziner in früheren Studien bereits unter-sucht. Doch welche Auswirkungen salzreicheErnährung direkt auf das Bakterium Helicobac-ter hat, konnten die Forscher erstmals zeigen.Betroffen von einer Infektion mit dem Erregerist etwa jeder Fünfte unter vierzig Jahren. Beiden über 60-Jährigen ist es sogar jeder Zweite.Beschwerden entwickelt jedoch nur etwa jederzehnte Infizierte. Die Auswirkungen könnenvon einer chronischen Entzündung der Magen-schleimhaut bis hin zu Magengeschwüren undbösartigem Magenkrebs reichen.Quelle: American Society for MicrobiologyGeneral Meeting, Toronto; BdW 23.05.2007

Tumorzellen im SpenderblutEine Bluttransfusion bringt für den Emp-

fänger kein erhöhtes Krebsrisiko, wenn derBlutspender später an Krebs erkrankt. Dashaben schwedische Mediziner bei der Auswer-tung von Daten schwedischer und dänischerBlutspender und -empfänger nachgewiesen.Rund drei Prozent der Empfänger erhielten Blutvon Spendern, die später an Krebs erkrankten.Bei diesen Empfängern lag die Krebsratejedoch nicht höher als bei Patienten, die Blutgesunder Spender erhalten hatten. Die Wissen-schaftler hatten für ihre Studie Daten von 1,13Millionen Blutspendern und 1,31 MillionenEmpfängern von Blutkonserven ausgewertet,die zwischen 1968 und 2002 gesammelt wor-den waren. Von den 350.000 Empfängern, diein die Studie einbezogen wurden, bekamenrund 12.000 Blut von Spendern, bei deneninnerhalb der nächsten fünf Jahre eine Krebser-krankung diagnostiziert wurde. Bei diesen Pati-enten konnten die Forscher auch dreißig Jahrespäter keine Erhöhung der Krebsrate erkennen.Obwohl Krebs keine ansteckende Krankheit ist,werden Tumorpatienten aus Sicherheitsgrün-den in der Regel nicht als Blutspender zugelas-sen. Ob jedoch tatsächlich für die Empfängerein Risiko durch unwissentlich mit einer Trans-fusion übertragene Tumorzellen besteht, warbislang noch unklar. Blut ist eine extrem kom-plexe und biologisch aktive Substanz. Die lang-fristigen Konsequenzen von Bluttransfusionenseien daher noch immer nur zum Teil erforscht.Quelle: Lancet, Bd. 369, S. 1724;19.05.2007

Jobbörse

University of Bonn, Institute of Crop Scienceand Resource Conservation, Chair of Plant Breeding

PhD proposal

The project:In our research group we predict breeding values of self-pollinated crop-plants. In this project a “virtual” popu-lation of parental lines and their progenies will be simu-lated. Breeding values will be predicted based on restric-ted maximum likelihood (REML). Then main focus of theproject will be the development of a Bayesian approachto predict breeding values.This project will have close collaboration with Mikko J.Sillanpää (Ph.D.), Department of Mathematics and Sta-tistics, Rolf Nevanlinna Institute, University of Helsinki,Finland.Provided:• The chance to do research on an international level,• The possibility to achieve a doctor’s degree.Required:• Diplom/MSc in Mathematics, Bioinformatics, Agricul-ture or related fields,• Interests in biomathematics/biostatistics, program-ming work and quantitative genetics,• Willing to participate in international collaborations,• Language skills in English.Preferred:• Knowledge of plant breeding methodology,• Familiar with programming in C/C++ language and instatistical environments like R, SAS, Matlab or ASReml.Suitably qualified women candidates and handicappedpersons are particularly encouraged to apply.Additional information can be obtained from:Dr. Andrea BauerUniversity of BonnDepartment of Crop Science and ResourceConservation, Chair of Plant BreedingKatzenburgweg 5, D-53115 Bonn, GermanyPhone number: ++49-(0)228-732031E-mail: a.bauer@uni-bonn.de.If you are interested in this position you are invited tosend your application including short cover letter, CV,and copies of academic documents before August 5th,2007 via post or E-mail.We look forward to hearing from you!

Jobbörse 50

GenomXPress 2/07

PhD position

We offer a PhD position that is financed by DFG (TV-L/2)for initially 2 years at the Friedrich-Schiller University, Jena in the Institute of General Botany. The topic is the func-tional characterization of the role of a temporal expres-sed protein disulfide isomerase (PDI) in the circadian clockof the green alga Chlamydomonas reinhardtii.The presence of the entire genome sequence of Chlamy-domonas reinhardtii and its easy growth and biochemi-cal fractionation have opened an avenue for functionalproteomics of this alga. With a combination of heparinaffinity chromatography, two-dimensional gel electro-phoresis and mass spectrometry, we could identify twonovel circadian expressed proteins including a proteindisulfide isomerase (CrPDI2). CrPDI2 may play a role incircadian redox signaling pathways and/or act in foldingother proteins in a circadian gated way. To study its fun-ction within the circadian system, the applicant will eit-her silence or overexpress its gene. In the transgenicstrains, the analysis of changes in phase or period of thecircadian clock using the automated rhythm of photota-xis as indicator will also be applied. Further, functionalproteomics will be used to identify redox-controlled tar-gets and/or interaction partners of CrPDI2 includingpossible posttranslational modifications of the partners.Additionally, the determination of the localization ofCrPDI2 and its potential temporal changes within thecell will be of great interest. Such an approach willaddress novel aspects of the regulatory mechanism ofposttranslational control via protein-protein interactionand redox signaling in the circadian clock of C. rein-hardtii. For more information please visit the website ofour Chlamydomonas Research group (http://www.uni-jena.de/Research_Group-lang-en.html) and the publi-cation list of our institute (http://www.uni-jena.de/Publikationen-page-5826.html).The project will require molecular biology techniqueslike cloning, transformation, overexpression of proteinsand RNAi. Also protein purification and characterizationmethods like sucrose gradients, co-immunoprecipitationand mass spectrometric analysis will be applied. Theapplicant should have experiences in at least some ofthese methods, but this is not a prerequisite.Please send your application (preferably as pdf-file) tothe address stated below (Keyword: PhD position PDI)till July 06. An application letter, curriculum vitae andletter of reference should be included.(Stellenausschreibung der FSU Nr. 44/2007)

Dr. Volker WagnerAG: Prof. Dr. M. MittagFriedrich-Schiller University, Jena Am Planetarium 1, 07743 JenaTel.: 03641/949215 or 949227Email: volker.wagner@uni-jena.de

Die Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) in Freising-Weihenstephan sucht für das Institut Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung (IPZ)AG Genomanalyse – ab Juli/August eine/n

Doktorand/in

Das Projekt lautet: Entwicklung diagnostischer Selek-tionsmarker und Genpoolanalysen für die Resistenz-züchtung gegenüber Rhynchosporium secalis, dem Erre-ger der Blattfleckenkrankheit bei Gerste. Unser Labor istauf umfangreiche moderne molekulare Markertechnikeneingestellt (Pyrosequenzing, Expressionsanalysen ...) · hat einen etablierten, gut funktionierenden Biotest

zum Nachweis der Resistenz der Gerste gegenüberdem Pilz Rhynchosporium secalis

· Populationen mit unterschiedlichen Resistenzgenträgern sind vorhanden

· Feldversuche mit Gerste sind möglich

Aufgaben sind:· Durchführung und Organisation molekular-

genetischer Laborarbeiten· Entwicklung molekularer Selektionsmarker· Erstellung von Kopplungskarten, QTL-Analysen

und statistische Auswertungen· Evaluierung von Zuchtmaterial im Feld-

und Gewächshausversuch auf die Resistenz gegenüber Rhynchosporium

· eigenständige Erweiterungen sind möglich,interessantes Pflanzenmaterial ist vorhanden

Wir bieten:· Gelegenheit zur selbstständigen Forschung

auf internationalem Niveau· Möglichkeit zur Promotion (3 Jahre)· Mitarbeiter zur Unterstützung des Projektes

sind vorhandenSie haben:· Interesse an der Wirt/Pathogenwechselwirkung· Interesse an Biostatistik/quantitativer Genetik

und an der Kartierung neuer Resistenzgene· die Bereitschaft zu internationaler Zusammenarbeit,

d.h. gute Englischkenntnisse in Wort und SchriftFrauen werden nach Maßgabe des Landesgleich-stellungsgesetzes bei gleicher Qualifikation bevorzugtberücksichtigt. Schwerbehinderte werden bei gleicherEignung bevorzugt.Für nähere Auskünfte steht Ihnen Dr. Günther Schweizerzur Verfügung (E-Mail: guenther.schweizer@LfL.bay-ern.de). Interessentinnen und Interessenten werdengebeten, ihre vollständigen Bewerbungsunterlagen mitQualifikationsnachweisen baldmöglichst oder bis zum30.06.07 an

Dr. Günther Schweizer Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung, AG Genomanalyse Am Gereuth 2, 85354 Freising-Weihenstephan oder an die E-Mail-Adresse guenther.schweizer@LfL.bayern.de zu senden.

Zukunft beginnt bei uns RWTH-AACHEN.

Die RWTH ist mit ca. 30.000 Studierenden und ca.10.000 Beschäftigten eine der größten TechnischenHochschulen Europas und die größte Arbeitgeberin undAusbilderin in der Region. Lehre und Forschung sindinternational, innovativ, industrienah und fachübergrei-fend ausgerichtet.

Wir suchen zum baldmöglichsten Beginn ein(e)

Wiss.-Mitarb.Doktorand(in)

im Institut BioIII (Pflanzenphysiologie)

Am Institut BioIII wird die Antwort von Pflanzen auf ver-schiedenste Stressoren (oft Pathogene) mit modernstenMethoden der Molekular- und Zellbiologie, Physiologieund Biochemie untersucht. Dabei stehen Untersuchun-gen an der Modellpflanze Arabidopsis im Vordergrund.Ihre Aufgaben: Im Rahmen eines von der DFG geförder-ten Forschungsvorhabens soll die Funktion von Flavin-haltigen Monooxygenasen in Arabidopsis mittels mole-kular-genetischen und biochemischen Methoden cha-rakterisiert werden.Unser Angebot: Die Stelle ist zum nächstmöglichen Zeit-punkt zu besetzen und befristet auf 3 Jahre. Die regel-mäßige Wochenarbeitszeit beträgt 19,92 Stunden. EinePromotionsmöglichkeit besteht. Die Stelle ist bewertetmit TV-L E13 (früher BATIIa/2).Die RWTH Aachen ist für ihre Bemühungen um dieGleichstellung von Mann und Frau mit dem "Total-E-Quality-Award" ausgezeichnet worden. Bewerbungenvon Frauen sind ausdrücklich erwünscht. Bei gleicherEignung, Befähigung und fachlicher Leistung werdenFrauen bevorzugt berücksichtigt, sofern nicht in der Per-son eines Mitbewerbers liegende Gründe überwiegen.Auf § 8 Abs. 6 Landesgleichstellungsgesetz NW (LGG)wird verwiesen.Die RWTH Aachen ist für ihre Bemühungen um die Aus-bildung und Beschäftigung schwerbehinderter Menschenmit dem "Prädikat behindertenfreundlich" ausgezeichnetworden. Bewerbungen geeigneter schwerbehinderterMenschen sind ausdrücklich erwünscht. Dies gilt auch fürGleichgestellte im Sinne von § 2 SGB IX.Ihr/e Ansprechpartner/in:Für Vorabinformationen steht Ihnen Herr Nikolaus Schlaich unter Tel.-Nr. 0241-8025812 zur Verfügung.

Ihre Bewerbung richten Sie bitte bis zum 29.06.2007an: Nikolaus Schlaich, RWTH-BioIII,Worringerweg 1, D-52074 Aachen.

QualifikationIhr Profil: DiplomBiologe/in oderMScErfahrungen in Molekularbiologie im Umfeld mit Pflanzen hohes Engagement gute Englischkenntnisse

Jobbörse51

DIREVO Biotech AG is an innovative biotechnology com-pany based in Cologne, Germany. We focus on theengineering of optimized proteins for pharmaceuticalapplications and a growing array of optimized proteinand process solutions in the field of industrial biotech-nology. The cornerstones for our success include our hig-hly skilled and motivated technical staff and our uniquecombination of modern technologies in the fields mole-cular biology, biochemistry and biophysics, includingindustry-leading methods for automated high through-put screening.

To further strengthen our team,we have an immediate opening for a

Molecular Biologist

We seek a Ph.D. or Dr. rer. nat. level scientist to supportongoing projects in protein optimization, and to work onthe evaluation and initiation of new projects. This posi-tion will include significant bench work as well as plan-ning and supervising the work of technicians. Perfor-ming, analysing and making recommendations from lite-rature and patent research for your projects or as partof “knowledge teams” will also be among your duties.We desire a candidate with work experience and expectexpertise in current molecular biological methods. Final-ly, experience in microbiology, heterologous expressionor antibody optimization would be advantageous.At DIREVO Biotech AG, we value and foster motivation,initiative and teamwork in a collaborative and dynamicenvironment. In addition to an attractive salary packa-ge and the chance to participate in the long term suc-cess of the company, at DIREVO you will find a stimula-ting and challenging work environment.Send your detailed application to the address below indicating keyword KWXX/ genomxpress an:

DIREVO Biotech AGNattermannallee 1 • 50829 KölnHuman Resources • hr@direvo.de • www.direvo.com

To further strengthen our team we have an immediateopening for a highly motivated

Scientist for Industrial Biotechnology-Biochemical Assay development

trained in biochemistry. In particular you should hold aPh.D. in chemistry, biochemistry or biology. For this posi-tion hands on experience in biochemical assay develop-ment, deep understanding in metabolic pathways andprofound skills in methods of modern biochemistry,expression of proteins and detailed characterisation of

enzymes with biochemical and biophysical methods(especially fluorescence spectrometry) is required.In addition to this you should have profound knowled-ge in microbiology and molecular biology. Professionalexperience of 2 to 3 years will be required.The successful applicant will be responsible for develo-ping enzyme assays designed to support the launch ofnew protein products to the market.At DIREVO Biotech AG, we value and foster motivation,initiative and teamwork in a collaborative and dynamicenvironment. In addition to an attractive salary packa-ge and the chance to participate in the long term suc-cess of the company, at DIREVO you will find a stimula-ting and challenging work environment.Send your detailed application to the address below indicating keyword KW25/ genomxpress an:

DIREVO Biotech AGNattermannallee 1 • 50829 KölnHuman Resources • hr@direvo.de • www.direvo.com

To further strengthen our team,we seek a scientist trained in

Microbiology / Biochemistry / Biotechnology for strain engineering / metabolic engineering

We seek a scientist with expertise in methods of modernmicrobiology, biochemistry or biotechnology and sever-al years work experience in the field of strain develop-ment/improvement and metabolic pathway engineering.You will have completed successful projects in bacteria,yeasts and/or fungi. At Direvo, you will contribute toongoing projects and work on the evaluation and initia-tion of new projects. Fluency in English is required.At DIREVO Biotech AG, we value and foster motivation,initiative and teamwork in a collaborative and dynamicenvironment. In addition to an attractive salary packa-ge and the chance to participate in the long term suc-cess of the company, at DIREVO you will find a stimula-ting and challenging work environment.KW25/ genomxpress to:

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Zur weiteren Verstärkung unseres Teams suchen wir baldmöglichst mehrere

Technische Assistenten (m/w)für den Bereich Biochemie

Sie besitzen eine abgeschlossene Ausbildung als Techni-sche(r) Assistent(in) der Fachrichtung Biologie oderMedizin (BTA bzw. MTA). Der Schwerpunkt Ihres Aufga-bengebiets bei uns wird in der Biochemie, der Bestim-mung von Enzymaktivitäten, der Charakterisierung von

Enzymen, der Assayentwicklung für modernste Hoch-durchsatz-Screeningverfahren sowie der Betreuung derZellkultur und Durchführung zellbasierter Assays liegen.Für die ausgeschriebene Position zählen ausgeprägtesinterdisziplinäres Denken, hohe Motivation und Eigeni-nitiative sowie Teamfähigkeit zu wichtigen Vorausset-zungen. Neben einer attraktiven und leistungsgerechtenVergütung erwartet Sie bei uns eine interessante Tätig-keit in einem innovativen Arbeitsumfeld (im internatio-nal zusammengesetzten Team sind Englischkenntnissevon Vorteil) sowie die Möglichkeit, am langfristigenErfolg des Unternehmens teilzuhaben.Ihre ausführlichen Bewerbungsunterlagen senden Sie bitteunter Angabe des Stichworts KW25/ genomxpress an:

DIREVO Biotech AGNattermannallee 1 • 50829 KölnHuman Resources • hr@direvo.de • www.direvo.com

Fachhochschule WiesbadenUniversity of Applied SciencesMitdemZiel, ein Forschungszentrum für den Wein- und Gar-tenbau auszubauen, hat das Hessische Ministerium für Wis-senschaft und Kunst (HMWK) die notwendigen Mittel fürdie Errichtung eines Doktorandenkollegs am FachbereichGeisenheim der Fachhochschule Wiesbaden bewilligt. DasKolleg wird in Zusammenarbeit mit der ForschungsanstaltGeisenheim unterdemSchwerpunkt amStandort Geisen-heim eingerichtet. Für wissenschaftliche Qualifikationsvor-haben im Rahmen der Nachwuchsförderung werden zumnächstmöglichen Termin – befristet auf 3 Jahre – Reaktio-nen von Pflanzen und Mikroorganismen auf Umweltstress

4 Doktorandenstellen(BAT IIa/2)

im Doktorandenkolleg Geisenheimbesetzt.Folgende Schwerpunktthemen sollen bearbeitet werden:Stressbedingte Alterungsvorgänge in Weißwein/Analyseräumlicher Vegetations- und Qualitätsunterschiede bei Kel-tertrauben/Auswirkungen von Stress-Situationen auf dieInteraktion von Weinhefen und Milchsäurebakterien/Ein-fluss von Klima, Kulturmaßnahmen und Verarbeitung aufgesundheitlich relevante Fruchtinhaltsstoffe von Erdbee-ren. Projektinhalte und Einstellungsvoraussetzungen fin-den Sie unter: www.campus-geisenheim.de. Bewerbenkönnen sich Hochschulabsolventen/innen aller in Fragekommenden Fachgebiete. Schwerbehinderte werden beigleicher Eignung bevorzugt. In der oben genannten Vergü-tungsgruppe sind Frauen unterrepräsentiert. Der Frauen-förderplan der Fachhochschule Wiesbaden sieht hier eineErhöhung des Frauenanteils vor. Bewerbungenvon Frauen sind daher besonders erwünscht.Ihre Bewerbung senden Sie bitte bis zum 28. Juni 2007(maßgebend ist der Poststempel) an das

Doktorandenkolleg Geisenheim Fachbereich Geisenheim, von-Lade-Straße 1,65366 Geisenheim.Bei Rückfragen wenden Sie sich bitte anDr. Manfred Stoll (06722/502-155).

ImpressumGenomXPress Nr. 2/07 · Juni 2007Newsletter von GABI, NGFN, GenoMik und FUGATO mit Informationen aus der deutschen Genomforschung.

Der GenomXPress erscheint im März, Juni,September und Dezember. Redaktionsschluss für die nächste Ausgabe ist der 17. 8. 2007.

HerausgeberDie wissenschaftliche Koordinierungsstelle des deutschen Pflanzengenomprogramms (GABI)Das Projektkomitee des Nationalen Genomforschungsnetzes (NGFN)Die wissenschaftlichen Koordinierungsstellen des Genomprogramms Genomforschung an Mikroorganismen (GenoMik-Plus)Das Sekretariat des Genomprogramms zur funktionellen Genomanalyse im tierischen Organismus (FUGATO)

Der Inhalt von namentlich gezeichneten Artikeln liegt in Verantwortung des jeweiligen Autors.Der Inhalt des GenomXPress ist auch über die Internetseiten der Programme GABI, NGFN, GenoMik und FUGATO(www.gabi.de · www.ngfn.de · www.genomik.uni-bielefeld.dewww.fugato-forschung.de) abrufbar.

ISSN 1617-562X Dieser Newsletter wird aus Mitteln des BMBF gefördert.Layout & Satz: Dirk Biermann, biermann@potsdam.deDruck: sd:k Satz & Druck, Teltow

RedaktionDr. Jens Freitag · Matthias ArltGABI Geschäftsstellec/o Max-Planck-Institut für Molekulare PflanzenphysiologieAm Mühlenberg 1 · 14476 GolmTel 0331-567-8301 · Fax 0331-56789-8301freitag@mpimp-golm.mpg.de

Helga Frankenstein · Dr. Markus AlbertiniProjektmanagement NGFNHeinrich-Konen-Straße 1 · 53227 BonnTel 0228-3821-331 · Fax 0228-3821-332pm-ngfn@dlr.de

Dr. Werner Selbitschka (GenoMik Bielefeld)Dr. Dietrich Trzeciok (BiotechGenoMik Göttingen)Dr. Petra Ehrenreich (BiotechGenoMik Göttingen)Prof. Dr. Michael Kuhn (PathoGenoMik Würzburg)Universität BielefeldPostfach 100131 · 33501 BielefeldTel 0521-1065604 · Fax 0521-1065626werner.selbitschka@genetik.uni-bielefeld.de

Dr. Kirsten Sanders (FUGATO-Sekretariat)Adenauerallee 174 · 53113 BonnTel 0228-91447-54 · Fax 0228-2234-97ksanders@fugato-sekretariat.de

Genomanalyseim biologischen System Pflanze

gefördert durch:

Genomforschung anMikroorganismen

Nationales Genomforschungsnetz

Funktionelle Genomanalyseim tierischen Organismus