Single Cell goes clinical: Vier neue Forschungsgruppen nutzen Einzelzellmethoden für die Medizin

Pressemitteilung des BIH und der Charité gemeinsam mit dem MDC

Das Berlin Institute of Health (BIH), das Berliner Institut für Medizinische Systembiologie (BIMSB) des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) und die Charité – Universitätsmedizin Berlin haben vor einem Jahr den gemeinsamen Forschungsfokus „Single Cell-Ansätze für die personalisierte Medizin“ gegründet. Ziel ist es, innovative Einzelzelltechnologien für klinische Fragestellungen zu nutzen. Umsetzen sollen dieses Vorhaben vier neue Nachwuchsgruppen, die nun ihre Arbeit aufgenommen haben.

2018 waren sie der »Durchbruch des Jahres«: Das Wissenschaftsmagazin Science kürte die neuen Technologien, mit denen Wissenschaftler*innen die genetische Aktivität einzelner Körperzellen analysieren können, zur wichtigsten Errungenschaft. „Diese revolutionären Technologien haben eine große Bedeutung für die personalisierte Medizin“, sagt Professor Christopher Baum, Vorsitzender des BIH Direktoriums und Vorstand für den Translationsforschungsbereich der Charité. „Wir haben uns deshalb entschlossen, die Translation dieser Forschung zu fördern: Wir wollen die Ergebnisse der Forschung rascher in die Klinik bringen und umgekehrt, aus Beobachtungen in der Klinik neue Fragestellungen für die Single-Cell-Forschung entwickeln.“ Zu diesem Zweck haben das BIH, das MDC und die Charité gemeinsam den Fokusbereich „Single Cell Ansätze für die personalisierte Medizin“ gegründet.

Modernste Technologien für den klinischen Einsatz

Den Kern des neuen Forschungsfokus bilden vier neue Nachwuchsforschungsgruppen, deren Leiter*innen international berufen wurden: Dr. Leif Ludwig, der vom Broad Institute in Cambridge, USA nach Berlin gekommen ist, will mit seiner Gruppe die Entwicklung und Aktivität von Stammzellen im Zusammenhang mit dem Erbgut ihrer „Zellkraftwerke“, den Mitochondrien, untersuchen. Dr. Simon Haas kommt vom Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg und analysiert Krebsstammzellen, um damit den Ursprung von Blutkrebserkrankungen gezielt angehen zu können. Dr. Stefanie Grosswendt vom Berliner Max-Planck-Institut für molekulare Genetik möchte herausfinden, welche Zelltypen und Vorgänge aus der Embryonalentwicklung im Krankheitsbild bestimmter Krebsarten eine Rolle spielen. Die Kanadierin Dr. Ashley Sanders war bisher am Europäischen Molekularbiologischen Labor in Heidelberg und erforscht, wie neue Mutationen in einzelnen Zellen entstehen und so deren unterschiedliche Ausprägung innerhalb eines Organs oder Tumors bedingen.

Die Nachwuchsgruppen werden am MDC in Mitte, und somit am Berliner Institut für Molekulare Systembiologie (BIMSB), angesiedelt sein. Hier haben sie Zugang zu neuesten Einzelzellmethoden und kooperieren mit exzellenten Systembiologen. BIMSB-Direktor Professor Nikolaus Rajewsky hat selbst entscheidende Beiträge zur Einzelzelltechnologie geleistet. „Das ist so, als ob wir ein Supermikroskop erfunden hätten, mit dem wir plötzlich in jede Zelle in einem Gewebe hineinschauen könnten, in alle Zellen gleichzeitig, und sehen könnten, was molekular in der Zelle vor sich geht - zum Beispiel wann und warum sie krank wird.“ Nikolaus Rajewsky und Professorin Angelika Eggert, Direktorin der Klinik für Pädiatrie mit Schwerpunkt Onkologie und Hämatologie an der Charité, sind Sprecher und Sprecherin des neuen BIH-Forschungsfokus.

Zusammenarbeit mit Kliniker*innen

Das BIMSB befindet sich in Berlin Mitte und damit in unmittelbarer Nähe zum Campus Charité Mitte (CCM). Das erweist sich als großer Vorteil für ihre translationale Arbeit, denn die Nachwuchsgruppen werden jeweils eng mit einer Klinik der Charité zusammenarbeiten, um die Einzelzelltechnologien für konkrete medizinische Fragestellungen und deren klinischen Einsatz zu etablieren: Ashley Sanders wird mit Britta Siegmund, der Direktorin der Medizinischen Klinik für Gastroenterologie, Infektiologie und Rheumatologie, kooperieren. Angelika Eggert ist klinische Partnerin von Stefanie Grosswendt. Simon Haas und Leif Ludwig werden mit den Direktoren der beiden Medizinischen Kliniken mit Schwerpunkt Hämatologie, Onkologie und Tumorimmunologie zusammenarbeiten, Lars Bullinger am Campus Virchow-Klinikum (CVK) sowie Ulrich Keller am Campus Benjamin Franklin (CBF).

„Ich glaube, dass insbesondere die Krebsforschung von den neuen Single-Cell-Technologien profitieren wird“, sagt Angelika Eggert. „Denn Tumoren bestehen keineswegs aus lauter gleichartigen Zellen, sondern sind oft ein sehr heterogenes Gemisch aus unterschiedlich differenzierten Krebszellen, Bindegewebs-, Blutgefäß- und Immunzellen. Je genauer man die zelluläre Zusammensetzung eines Tumors kennt, desto gezielter kann man ihn bekämpfen.“

Der Beginn eines „Cell Hospitals“

„Ich freue mich sehr und bin auch ein bisschen stolz, dass wir diese tollen jungen Leute nach Berlin holen konnten“, sagt Nikolaus Rajewsky. Gleichzeitig ist auch das Angebot für die jungen Forscher*innen besonders attraktiv. Während man als Forscherin oder Forscher den molekularen Details auf den Grund gehen kann, fragen die assoziierten Ärzt*innen nach der klinischen Relevanz der Ergebnisse und ermöglichen den Forschenden Einblicke in Krankheitsfälle, die mithilfe von Einzelzelltechnologien aufgeklärt werden können.

„In diesem Sinne betrachte ich diese Initiative als den Beginn eines ‘Cell Hospitals‘, in dem die Grundlagenforschung des MDC/BIMSB, die klinische Forschung an der Charité und die translationale Forschung des BIH zusammenkommen“, sagt Nikolaus Rajewsky. „Nicht nur, um die Mechanismen zu verstehen, warum Zellen krank werden, sondern auch, um diese Zellen so frühzeitig zu entdecken, dass man sie wieder auf den Pfad des Gesunden zurückbringen kann. Ich bin mir sicher, dass wir zumindest für einige Krankheiten signifikante Fortschritte machen werden.“