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Helmholtz Zentrum München – Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt Auf einen Blick: 3 wissenschaftliche Programme im Rahmen der Programmorientierten Förderung der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren 760 Veröffentlichungen (2008) 51 Promotionen zusammen mit verschiedenen Universitäten (2008) 122 Patentfamilien 79 Lizenzverträge 1680 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter 40 Ausbildungsplätze 28 selbständige wissenschaftliche Institute und Abteilungen 198 Millionen Euro Finanzvolumen (2008) 52 Hektar Forschungscampus im Norden Münchens Das Helmholtz Zentrum München gehört der größten deutschen Wissenschafts­ organisation an: Die Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren hat 28.000 Beschäftigte und ein Jahresbudget von 2,8 Milliarden Euro. Sie verfolgt langfristige Forschungsziele des Staates und der Gesellschaft. Ihre Ergebnisse tragen dazu bei, die Lebensgrundlagen des Menschen zu erhalten und zu verbessern.


Jahresbericht 2008


Das Immunsystem aufrĂźsten S.33

Alterungsprozesse bremsen S.23

Gehirnzellen regenerieren S.43 Arzneien nach MaĂ&#x; fertigen S.19

Krankheitsprozesse sichtbar machen S. 51


Helmholtz Zentrum M端nchen

Forschen an der Schnittstelle von Gesundheit und Umwelt.


Das Helmholtz Zentrum München ist das deutsche Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt. Als führendes Zentrum mit der Ausrichtung auf Environmental Health erforscht es komplexe Krankheiten, die aus dem Zusammenwirken von Umweltfaktoren, Lebensstil und individueller genetischer Disposition entstehen. Hierbei stehen Stoffwechsel- und Atemwegserkrankungen, Erkrankungen des Immunsystems, Neurodegeneration sowie weitere chronische Erkrankungen im Fokus. Ziel ist es, aus dem Verständnis von Erkrankungsmechanismen innovative Ansätze für Prävention, Diagnose und Therapie zu entwickeln.


Inhalt

Wir bewegen Forschung Highlights

Der Blick auf 2008 Stoffwechsel Atemwege Immunsystem Nervensystem FokusĂźbergreifend

Wir blicken nach vorne

One 2013 – ein Zentrum, ein Ziel Forschen in drei Schwerpunktprogrammen

Die Fakten

Technologietransfer Personal Finanzielle Entwicklung Das Zentrum und seine Gremien

Die wissenschaftlichen Institute und Abteilungen Impressum


Wir bewegen Forschung

Junge Menschen sind unser wissenschaftliches Potenzial.

Postdocs und Doktoranden verschiedener Nationalitäten machen die Hälfte unserer wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aus. Ihre Kompetenz und Leistungsbereitschaft sind Eckpfeiler unserer internationalen Wettbewerbsfähigkeit. Wir fördern und qualifizieren un­seren wissenschaftlichen Nachwuchs und investieren so in die Zukunft. von links Alexander Mannes (Institut für Klinische Molekularbiologie und Tumorgenetik) / Ramona Böhm (Abteilung für Vergleichende Medizin) / Andrea Braun (Klinische Kooperationsgruppe Umweltdermatologie und Allergologie) / Teresa Neumaier (Institut für Strahlenschutz) / Die Aufnahme entstand auf Michael Telgkamp (Institut für Bioinformatik und Systembiologie) der Panzerwiese gegenüber der Hauptzufahrt zum Forschungscampus.


Rückblick der Geschäftsführer

2008 war ein erfolgreiches und für die strategische Neuausrichtung des Zentrums entscheidendes Jahr. Zum 1. Januar haben wir uns in Helmholtz Zentrum München – Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt umbenannt. Wir wollen das weltweit führende Zentrum auf dem Gebiet der Environmental Health-Forschung werden.

Mit unserem Namen dokumentieren wir unsere Zugehörigkeit zur Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren und machen unsere Verankerung am Forschungsstandort München nach außen sichtbar. Im Rahmen eines Festakts haben wir im Beisein von Bayerns Ministerpräsident Dr. Günther Beckstein, Helmholtz-Präsident Prof. Jürgen Mlynek und Vertretern des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unsere Ziele und unsere Strategie einem großen Kreis von Partnern vorgestellt. Ein weiterer Meilenstein war die Sicherung unserer Finanzierung. Dafür haben wir 2007 und 2008 unsere Kräfte gebündelt und eine ausgezeichnete Ausgangsposition geschaffen. Die Be­ gutachtung für die zweite Periode der Programmorientierten Förderung (POF) der HelmholtzGemeinschaft bestätigte unsere erfolgreiche Neuausrichtung in vollem Umfang. Den positiven Voten der internationalen Gutachter schloss sich auch der Helmholtz-Senat an. Unser Zentrum erhält für den Zeitraum von 2009 bis 2013 insgesamt 496 Millionen Euro an Zuwendungen für seine Grundfinanzierung. Gutachter und Senat haben damit die Strategie des Zentrums klar befürwortet, in dessen Fokus die Gesundheitsforschung steht. Mit Environmental Health verbin­den wir das Zusammenspiel von Umweltfaktoren, Lebensbedingungen und Erbinformationen im Kontext der menschlichen Gesundheit sowie die Entstehung und Bekämpfung von chronischen Krankheitsbildern wie Lungenerkrankungen, Diabetes oder neurodegenerativen Erkrankungen. Mit diesem neuen Fokus genießt unser Zentrum ein Alleinstellungsmerkmal in der internationalen Forschungslandschaft. Die Erforschung von Lungenerkrankungen wird zukünftig einen Schwerpunkt unserer Forschungsarbeit bilden. In diesem Zusammenhang spielt der Aufbau des Comprehensive Pneumology Centers zusammen mit der Ludwig-Maximilians-Universität München und den Asklepios-


Fachkliniken Gauting eine zentrale Rolle. Zum 1. November konnten wir das pulmonologische Forschungsinstitut unter Leitung von Prof. Oliver Eickelberg etablieren, das gemeinsam mit einem noch zu besetzenden Institut für Klinische Pneumologie den Kern des neuen Translationszentrums für Lungenforschung bilden wird. Damit leisten wir einen wichtigen Beitrag, um Lücken bei der Erforschung dieses medizinisch und volkswirtschaftlich immer bedeutsamer werdenden Erkrankungskomplexes zu schließen und um neue Behandlungsansätze rasch dem Patienten zugutekommen zu lassen. Weitere Schwerpunkte werden künftig auf Erkrankungen des Stoffwechsels, insbesondere Diabetes mellitus, des Immunsystems sowie auf den Mechanismen bei Neurodegeneration, Krebs und chronischen Erkrankungen liegen. Auch in diesen Bereichen verzeichnen wir Erfolge: — Beim Ausbau unseres Forschungsschwerpunkts Diabetes haben wir unsere eingeschlagene Linie konsequent weiterverfolgt. Eine Task Force Diabetes bereitet die Gründung zweier neuer Klinischer Kooperationsgruppen zusammen mit den Universitätskliniken der Technischen Universität München und der Ludwig-Maximilians-Universität vor. Eine Nachwuchsgruppe zur Erforschung der Mechanismen der Insulinresistenz am Institut für Experimentelle Genetik hat bereits im Februar ihre Arbeit aufgenommen. Durch die Beschlüsse unseres Aufsichtsrats zur Gründung von zwei neuen Instituten zur Diabetesforschung sind wir in die Lage, auf diesem für die Gesundheit der Bevölkerung immer wichtiger werdenden Gebiet die erforderliche kritische Masse zu erreichen. Unsere Aktivitäten zahlen sich aus: Im September haben Bundesministerin Prof. Dr. Annette Schavan und der bayerische Ministerpräsident die Gründung eines Nationalen Diabetes Zentrums mit Standort München angekündigt, dessen Kernbestandteil das Münchner Helmholtz Zentrum sein wird.

RÜCKBLICK DER GESCHÄFTSFÜHRER

Das Helmholtz Zentrum München, die Technische Universität München und die Ludwig-Maximilians-Universität München arbeiten eng zusammen. Gemeinsame Berufungsverfahren bei der Besetzung von Institutsleitungspositionen und Universitätslehrstühlen tragen dazu bei, international umworbene Forscherpersönlichkeiten für den Wissenschaftsstandort München zu gewinnen.


— Durch unseren Forschungsschwerpunkt im Bereich Neurodegeneration konnten wir im Wettbewerb um die Neugründung des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen in Bonn einen Teilerfolg erzielen: Wir werden uns in Kooperation mit unseren universitären Partnergruppen am Aufbau eines Partnerstandorts in München beteiligen. — Für ein gemeinsames Allergie-Forschungszentrum zusammen mit der Technischen Universität München (TUM) haben wir im Dezember die Gründungsurkunde unterzeichnet. Wichtiger Bestandteil des Zentrums wird ein neuer, in Deutschland einzigartiger Lehrstuhl für Molekulare Allergologie und Umweltforschung an der TUM sein. Im Rahmen der Etablierung des Helmholtz Zentrums München und seiner strategischen Ausrichtung auf Gesundheit und Umwelt ging die Schachtanlage Asse zum 1. Januar 2009 in den Verantwortungsbereich des Bundesamts für Strahlenschutz über. Im Auftrag des Bundes ist das ehemalige Salzbergwerk von der damaligen Gesellschaft für Strahlenforschung seit 1964 als Forschungsbergwerk für die Entwicklung und Erprobung von Endlagerverfahren für radioaktive Abfälle betrieben und seit Mitte der 90er Jahre für eine Schließung und Verfüllung vorbereitet worden. Wichtigster Erfolgsindikator für eine Forschungseinrichtung ist der Output wissenschaftlicher Ergebnisse. Durch eindrucksvolle Publikationen in hochrangigen Zeitschriften haben wir 2008 die wissenschaftliche Exzellenz unseres Zentrums unter Beweis gestellt. Dabei sind sowohl die Zahl der Veröffentlichungen in referierten Publikationen als auch die Bewertung durch die Fachwelt in Form der Impact-Faktoren im vergangenen Jahr deutlich angestiegen. Erfolgreiche Publikationen in angesehenen Journalen sind auch Anknüpfungspunkte für den Ausbau der nationalen und internationalen Kooperationen sowie unserer strategischen Partnerschaften. Hier konnten 2008 eine ganze Reihe großer Projekte neu an unserem Zentrum begonnen werden: — Die Helmholtz Allianz für Geistige Gesundheit im Alter, kurz HelMA (Helmholtz Alliance for Mental Health in an Ageing Society) unter Federführung des Helmholtz Zentrums München bringt Deutschlands führende Alzheimer- und Parkinson-Experten zusammen, um gemeinsam an Ursachen, Diagnose und Therapie neurodegenerativer Erkrankungen zu forschen. — Im Rahmen des Projekts KORA-Age zusammen mit drei weiteren universitären und klinischen Partnern sollen die langfristigen Einflussfaktoren und Folgen der Multimorbidität bei älteren und alten Menschen untersucht werden. — Disease Genes to Protein Pathways ist ein neues Verbundprojekt, das Proteininteraktionen bei Mensch und Maus vergleicht. Die Ergebnisse sollen zur Aufklärung krankheitsbezogener Signalwege und deren Anwendung in der Prävention und Therapie von Erkrankungen beitragen. — Neu vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert werden ein Vorhaben zur Erzeugung eines Mausmodells für die Erforschung von Alkoholismus sowie zwei Teilprojekte zum krankheitsbezogenen Kompetenznetzwerk Adipositas. Das Adipositas-Netzwerk zielt darauf ab, die wissenschaftliche Basis zur effektiven Prävention früher Fettleibigkeit bei Kindern zu verbessern. — Als Teil der von der Europäischen Kommission geförderten Roadmap for European Infrastructure ist das Helmholtz Zentrum München an drei Infrastrukturen im Bereich Biowissenschaften und Medizinforschung beteiligt. Hier geht es um den Aufbau von Infrastrukturen für die Phänotypisierung und Archivierung von Genommodellen im Säugetierbereich, um Bioprobenbanken und biomolekulare Ressourcen sowie um biologische Information.


— Nicht zuletzt ist das Helmholtz Zentrum München gemeinsam mit dem Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) Initiator und Koordinator der bundesweiten Helmholtz-Kohorte im Dienste der Gesundheitsforschung. 200.000 gesunde Bürger sollen über einen Zeitraum von zehn bis zwanzig Jahren in eine neue, groß angelegte Bevölkerungsstudie zur Erforschung häufiger chronischer Krankheiten wie Diabetes, Krebs, Herz-Kreislauf- oder Demenzerkrankungen eingebunden werden. Das Helmholtz Zentrum München und das DKFZ werden die Studie koordinieren und gemeinsam mit Universitäten und anderen nationalen Forschungseinrichtungen planen und durchführen.

Wissenschaftler des Helmholtz Zentrums München publizieren überdurchschnittlich oft in renommierten Fachzeitschriften und werden ebenso überdurchschnittlich oft zitiert.

2008 wurden in der Science Citation Index-Datenbank des Institute for Scientific Information (ISI) 762 Veröffentlichungen von Wissenschaftlern des Helmholtz Zentrum München erfasst. Weitere 134 Publikationen und Bücher aus dem Zentrum sind nicht

Um die Zukunft unseres Zentrums zu sichern und durch exzellente Forschung einen aktiven Beitrag zur Verbesserung der menschlichen Gesundheit und Lebensqualität zu leisten, setzen wir auf die hohe Qualifikation und Motivation unserer Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Der Ausbau unserer Angebote zur Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses lag uns daher besonders am Herzen: — Ein eigenes Doktorandenprogramm bietet rund 300 Promovierenden ein exzellentes wissenschaftliches Umfeld in einem weitverzweigten Kooperationsnetz mit Hochschulen, Kliniken und anderen Helmholtz-Zentren. Mit dem Aufbau eines eigenen Doktorandenoffices und einem zentrumsweiten Doctoral Students’ Day haben wir unsere Aktivitäten zugunsten unserer Doktoranden verstärkt. — Im Rahmen des Nachwuchsgruppenprogramms, in dem wir jungen Wissenschaftlern die Chance zur Leitung eigener Arbeitsgruppen bieten, konnten zwei weitere Gruppen neu eingesetzt werden. Intern wollen wir durch die Stärkung des Bereichs Personalentwicklung unsere jungen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter bei ihrer Karriereplanung gezielt unterstützen. — Die Verankerung der Gleichberechtigung von Frauen und Männern betrachten wir als essenziellen Bestandteil unserer Unternehmenskultur. Im vergangenen Jahr wurde unser Zentrum bereits zum zweiten Mal mit dem Total E-Quality-Zertifikat ausgezeichnet, das an Unternehmen, Organisationen und Hochschulen für vorbildliche Chancengleichheit vergeben wird. — An den Start gegangen ist 2008 auch das neue Alumni-Portal, das ehemalige Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter mit dem Zentrum vernetzt. Die Plattform soll dazu dienen, ein nationales und internationales Netzwerk aufzubauen.

referiert.

Besonderes Augenmerk haben wir 2008 auf unsere Managementprozesse gelegt. In diesem Kontext ist die Weiterentwicklung von zwei für die Zukunft des Zentrums wichtigen Themen zu sehen: Leitbild und Corporate Governance sind zentrale Ansatzpunkte, um die Zentrumsstrategie erfolgreich umzusetzen und das angestrebte Ziel zu erreichen, bis 2013 das weltweit führende Zentrum für Gesundheit und Umwelt zu werden. Basis unserer Erfolge ist die exzellente Arbeit und das Engagement unserer Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, denen wir an dieser Stelle unseren besonderen Dank aussprechen. Dem Aufsichtsrat und dem Wissenschaftlichen Beirat gilt unser Dank für die kompetente Begleitung unserer Tätigkeit, dem Bundesministerium für Bildung und Forschung sowie der Bayerischen Staatsregierung für das in uns gesetzte Vertrauen und die Bereitstellung der finanziellen Mittel sowie dem Helmholtz-Präsidenten und der Geschäftsstelle in Berlin für die aktive Unterstützung bei der Vermittlung und Verankerung unserer Themen in der Helmholtz-Gemeinschaft. Prof. Dr. Günther Wess Wissenschaftlich-Technischer Geschäftsführer

RÜCKBLICK DER GESCHÄFTSFÜHRER

Dr. Nikolaus Blum Kaufmännischer Geschäftsführer


Das Jahr 2008 im Überblick

8. Dem Herpesvirus auf der Spur: Mit Unterstützung der Service-Plattform Monoklonale Antikörper konnten erstmals alle Proteine des Humanen Herpesvirus in infizierten Säugerzellen aufgespürt werden. Das Virus gilt als Auslöser von Lymphdrüsenkrebs und Kaposi-Sarkom.

15. Reservoir für HI-Viren aufgeklärt: AIDS-

1. Neuer Name ist Programm: Helmholtz Zen-

Patienten leiden häufig an neurologischen Erkrankungen. Wissenschaftler des Instituts für Virologie konnten zeigen, dass sich HI-Viren nicht nur in Astrozyten des Gehirns, sondern auch in neuralen Vorläuferzellen vermehren.

trum München – Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt: Der neue Name bringt die Position des Zentrums in der Forschungslandschaft zum Ausdruck.

JANUAR

FEBRUAR

MÄRZ

1. Nachwuchsgruppe erforscht Insulinresistenz: Im Institut für Experimentelle Genetik nimmt die neue Forschungsgruppe Insulinresistenz bei Typ 2-Diabetes ihre Arbeit auf.

28. Campus feiert: Mit Bayerns Ministerpräsident Dr. Günther Beckstein und HelmholtzPräsident Prof. Jürgen Mlynek feiern über 700 Gäste die Umbenennung und Neuausrichtung. Abb. 1

1


5. Studieren in Bayern: Das Helmholtz Zentrum München tritt dem von Verbänden und Forschungseinrichtungen geschlossenen Bündnis Studieren in Bayern bei. Abb. 2

2

28. Total E-Quality im Zentrum: Das Zentrum wird für seine an Chancengleichheit von Frauen und Männern orientierte Personalpolitik aus­ gezeichnet. Abb. 3

APRIL

MAI

JUNI

7.+ 8. POF auf dem Prüfstand: Internationale

1. Adipositas und Alkoholismus werden er-

Experten begutachten die Anträge des Helmholtz Zentrums München für die zweite Phase der Programmorientierten Förderung der Helm­holtzGemeinschaft Deutscher Forschungszentren.

forscht: Das Bundesforschungsministerium fördert die molekulare Ursachenforschung bei Adi­ positas, Alkoholismus und krankheitsbezogenen Signalwegen.

3

12. Cornelia Pieper im Zentrum: Die stellver­ tretende Vorsitzende des Bundestags-Forschungsausschusses diskutiert über Forschungsförderung und Ergebnistransfer. Abb. 4

4

DAS JAHR 2008 IM ÜBERBLICK


7. HelMA geht an den Start: Führende Alzheimer- und Parkinson-Experten erforschen in der Helmholtz Allianz Geistige Gesundheit im Alter (HelMA) neurodegenerative Erkrankungen.

8

15. SAP-Testphase angelaufen: Die neue kauf­ männische Software SAP wird für den Start in 2009 getestet.

16. Perspektive Chemische Biologie: Mit einem wissenschaftlichen Symposium macht das Zentrum erste Schritte in Richtung Chemische Biologie.

9

21.–23. Mathematik

für die Biowissenschaften: Das Institut für Biomathematik und Biometrie besteht zehn Jahre.

30. Vom Gen zum Protein: Die Core Facility

1. Abteilung für Zebrafische: Zebrafisch-Neu-

Proteomics im Genomanalysezentrum und die neu gegründete Abteilung Proteinanalytik gehen an den Start. Abb. 5

JULI

rogenetik forscht als selbständige Abteilung. Abb. 7

AUGUST

SEPTEMBER

1. Diabetesforschung

gestärkt: Das Bundesforschungsministerium fördert die Identifizierung neuer Metabolitbiomarker innerhalb des Kompetenznetzes Diabetes.

19. Forschungsstandort besichtigt: Klimawan5

del und nachhaltige Bodennutzung: Bayerns Ministerpräsident Dr. Günther Beckstein besucht das Versuchsgut Scheyern. Abb. 6

7

6


November

18. Informationsbörse für Doktoranden: Der Doktorandentag liefert Anregungen für Promovierende und Betreuer. Abb. 10

18. Krönung für Promotionsarbeit: Drei Dok1. Translationszentrum für Lungenforschung

toranden erhalten den Preis des Vereins der Freunde und Förderer. Abb. 11

entsteht: Oliver Eickelberg leitet das neue pneumologische Forschungsinstitut als Teil des ComKonzepte für gemeinsame Forschung: Die prehensive Pneumology Centers (CPC). Abb. 8 Kooperationspartner des geplanten Comprehen­ sive Pneumology Centers (CPC) stellen ihre For­ Bundeskabinett beschließt Asse-Übergabe: schungsansätze vor. Die Schachtanlage Asse wird 2009 vom Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) übernommen.

19.

5.

13. Innovative Präventionsforschung: Das er­ ste Helmholtz-Forum Gesundheit präsentiert neue Ansätze in der Präventionsforschung.

15. Alumni vernetzen sich: Über die AlumniPlattform www.helmholtz-muenchen.de/alumni können ehemalige und aktive Mitarbeiter­innen und Mitarbeiter ihre Kontakte intensivieren.

11

17. Austausch 10

OKTOBER

am Science Day: Mitarbeite­ rinnen und Mitarbeiter kommunizieren exzellente Forschungsergebnisse und neue Konzepte über Institutsgrenzen hinweg. Abb. 9

NOVEMBER

DEZEMBER JUNI

1. Studie zu Krankheiten im Alter: KORA-Age

5. Gremien bestätigen Strategie: Aufsichtsrat

untersucht Herzinfarkt, Schlaganfall und Diabe­ tes bei Augsburgern über 65 Jahre.

und Beirat geben grünes Licht für die Gründung zweier Institute für Typ 2-Diabetesforschung.

2. Wie Kinder schlank bleiben: Das Kompe-

10. Startenor

tenznetz Adipositas erarbeitet wissenschaftliche Grundlagen zur Prävention früher Fettleibig­keit bei Kindern.

2. Diabetesforschung nach München: Bundesforschungsministerin Prof. Dr. Annette Schavan kündigt Gründung eines Nationalen Diabeteszentrums am Helmholtz Zentrum München an.

13.–16. Green Chemistry für globale Probleme: Wissenschaftler aus 22 Ländern tau­ schen Gedanken zu nachhaltigen Konzepten in der Chemie aus.

24. Helmholtz-Senat bewilligt Helmholtz-Ko­ horte: Diabetes, Krebs, Herz-Kreis­lauf- oder Demenzerkrankungen: 200.000 Bürger werden auf chronische Krankheiten untersucht. DAS JAHR 2008 IM ÜBERBLICK

für Leukämieforschung: José Carreras besucht die Klinische Kooperationsgruppe Hämatopoetische Stammzelltransplantation am Universitätsklinikum München-Großhadern.

12.+13. Genomforschung

trifft Medizin: Die Forschungsnetzwerke NGFN-Plus und NGFNTransfer formieren sich innerhalb des Förderprogramms der medizinischen Genomforschung.

17. München

verstärkt Allergie-Forschung: Technische Universität München und Helmholtz Zentrum München vereinbaren, ein gemeinsames Forschungszentrum Allergie und Umwelt zu gründen.


Stoffwechsel

[Highlights]

Wir erforschen die Zusammenhänge zwischen Umwelteinflüssen, Lebensstil und Genetik.

von links Stefan Brandmaier (Institut für Bioinformatik und Systembiologie) / Ngia Nguyen (Institut für Bodenökologie) / Fang Wang (Institut für Bodenökologie) / Ramona Böhm (Abteilung für Vergleichende Medizin) / Alexander Mannes (Institut für Klinische Molekularbiologie und Tumorgenetik) Die Aufnahme entstand auf dem Vorplatz des Biologie-Gebäudes.


Genetik trifft Metabolomik Karsten Suhre

Institut für Bioinformatik und Systembiologie

C20:3

0

H3C

S-CoA FADS1 0

major

hetero

minor

H3C

S-CoA C20:4

Umsatz 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 ,5

0

1

2

rs174548 (FADS1)

Die genetische Ausstattung bestimmt den Stoffwechselhaushalt: Der Zusammenhang lässt sich anhand metabolomischer Daten erstmals direkt aufzeigen.

Stoffwechselerkrankungen wie zum Beispiel der immer häufiger auftretende Typ 2-Diabetes sind Folge eines komplexen Zusammenspiels zwischen genetischer Veranlagung und ungünstigen Lebensbedingungen. Wissenschaftlern des Helmholtz Zentrums München und der Ludwig-Maximilians-Universität München ist es gelungen, erstmals einen Zusammenhang zwischen der gene­ tischen Ausstattung eines Menschen und dem Stoffwechselhaushalt aufzuzeigen. Die Metabolomik untersucht mit hochempfind­­ lichen analytischen Methoden die kleinen Moleküle, die als Stoffwechselprodukte in den Zellen und Geweben des Körpers vorliegen.

Die Forschungsgruppe konnte mithilfe der Metabolomik eine detaillierte Momentaufnahme der physiologischen Verfassung des Körpers gewinnen. Für die Untersuchung hat das Forscherteam die Erbinformation von 284 Probanden mit den Laborwerten von mehreren hundert Stoffwechselprodukten dieser Probanden kombiniert. Durch einen Vergleich der Gen- und Metaboliten-Daten konnten zunächst Veränderungen in vier Ge­nen identifiziert werden, die jeweils mit einer charakteristischen Ausprägung der Stoffwechselprozesse einhergehen. Diese vier Gene spielen nicht zufällig eine Schlüsselrolle für den Stoffwechselhaushalt des Körpers. Sie kodieren Enzyme, die insbesondere für den Fettstoffwechsel bedeutend sind. In der Probandengruppe zeigten Personen mit unterschiedlichen Genvarianten jeweils auch unterschiedliche charakteristische Ausprägungen bei bestimmten Stoffwechselprozessen, unter anderem bei der Synthese mehrfach ungesättigter Fettsäuren, die für das Herz-Kreislauf-System eine wichtige Rolle spielen. Daraus konnten die Wissenschaftler auf genetisch bedingte Metabolitenmuster schließen. Analog zum Begriff des Genotypus, der die genetischen Merkmale umfasst, können die Metabolitenmuster, die bei den Probanden identifiziert wurden, auch als Metabotypen (genetisch bedingte Merkmale des Stoffwechsels) bezeichnet werden.


Arzneien nach Maß fertigen Prof. Dr. Karsten Suhre seit 2006 Leiter der Forschungsgruppe Metabolomics am Institut für Bioinformatik und Systembiologie des Helmholtz Zentrums München, Professor für Bioinformatik an der Ludwig-Maximilians-Universität München 1994 –2006 Forschungstätigkeit am Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) in Toulouse und Marseille sowie in der Automobilindustrie (Karmann 2000 –2001)

Originalpublikation: C. Gieger et al.: Genetics meets metabolomics: a genome-wide association study of metabolite profiles in human serum. PLoS Genet. 4 (11):e1000282, 1–12 (2008)

HIGHLIGHTS »STOFFWECHSEL«

Die Forschungsergebnisse legen nahe, dass die Metabolomik der Schlüssel ist, um den Auswirkungen von Genveränderungen auf die Spur zu kommen. Dies gilt insbesondere dann, wenn solche Gene verändert sind, die Enzyme kodieren und damit eine wichtige Rolle für den Stoffwechselhaushalt des Menschen spielen. Metabotypen können in Zukunft dabei helfen, Gesundheitsrisiken für bestimmte Krankheiten wesentlich differenzierter zu bestimmen, als es bisher anhand von Genanalysen möglich ist – insbesondere für solche Krankheiten, die eng mit dem Stoffwechsel zusammenhängen. Dazu gehören Volkskrankheiten wie Diabetes, Gicht oder eine Ver­ engung der Herzkranzgefäße, die häufig zu einem Schlaganfall oder zum Herzinfarkt führt. Mit dem Wissen über solche Metabotypen können Patienten zukünftig gezielter behandelt werden, weil ihre Reaktionen auf Medikamente, aber auch der Einfluss der Ernährung und der Umwelt vor diesem Hintergrund präziser eingeordnet werden können. Damit stellen diese Forschungsergebnisse einen ersten Schritt hin zu einer individualisierten Medizin und Ernährung dar.


Genetische Basis für Gicht bestätigt Christa Meisinger, Angela Döring & Christian Gieger Institut für Epidemiologie

Wissenschaftler des Helmholtz Zentrums München haben Varianten im Genom identifiziert, die bei Personen mit niedrigen Harnsäurespiegeln häufiger sind als in der Normalbevölkerung. Der Harnsäurespiegel ist ein wichtiger Marker bei Gichterkrankungen. Ebenso steht er häufig auch mit anderen Stoffwechselerkrankungen in Zusammenhang. Gicht ist eine Störung des Purinstoffwechsels, bei der es zu Ablagerungen von Harnsäuresalzen an verschiedenen Stellen des Körpers, besonders im Bereich der Gelenke kommt.

Ein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus den Instituten für Epidemiologie und Humangenetik des Helmholtz Zentrums München sowie aus den Universitäten Innsbruck und Greifswald identifizierte ein Gen, das an der Regulation des Harnsäurespiegels beteiligt ist. Die Forschergruppe unter Leitung von Angela Döring, Dr. Christian Gieger und Dr. Christa Meisinger untersuchte den Zusammenhang zwischen Genvarianten und Harnsäurespiegel in der Normalbevölkerung. Hierfür wurden DNA-Chips verwendet, die es erlauben, 500.000 der häufigsten Varianten des menschlichen Genoms zu bestimmen. Dieser genomweite Abgleich häufiger Varianten – auch genomweite Asso­ziationsstudie genannt – wurde bei 1644 Probanden aus der KORA-Studie (Kooperative Gesundheitsforschung in der Region Augsburg) durchgeführt. Die Rolle des Gens konnte in drei weiteren unabhängigen Studien bestätigt werden. Da Gicht familiär gehäuft auftritt, ging man schon früh von einer genetischen Komponente bei der Entstehung der Erkrankung aus. Die Studien der Arbeitsgruppe zeigen, dass Varianten im SLC2A9-Gen mit niedrigeren Harnsäurespiegeln assoziert sind. Die Beziehung ist bei Frauen stärker als bei Männern. Expressionsstudien konnten zeigen, dass eine Isoform des Gens 15% der Varianz des Harnsäurespiegels bei Frauen erklärt; bei Männern ist der Effekt geringer. Ein erhöhter Harnsäurespiegel ist Ursache von Gichterkrankungen und steht darüber hinaus mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes, Übergewicht oder metabolischem Syndrom in Zusam-


Niere

Nephron

Nephron

Nierenarterie Nierenvene Nierenbecken Harnleiter Papilla Nierenrinde Nierenkapsel

distaler Tubulus Glomerulus proximaler Tubulus

Reabsorption 98–100%

100%

Sekretion ca. 40%

0–2%

Reabsorption

50%

Exkretion

ca. 10%

Glomerulus proximaler Tubulus

menhang. Der Überschuss an Harnsäure im Serum kann sich in Form kleiner Kristalle in den Gelenken und Weichteilen ablagern. Dies kann zu Gichterkrankungen mit heftigen Schmerzattacken führen. Bereits bei Spiegeln zwischen 6 –7 mg/dl kann dies beobachtet werden. In der Augsburger Bevölkerung findet man bei über 15 % der 25- bis 64-jährigen Männer Harnsäurespiegel über 7mg/dl, während nur 1% der Frauen dieser Altersgruppe so hohe Harnsäurespiegel aufweist. Generell sind Frauen vor der Menopause sehr viel seltener von Gichtanfällen betroffen als Männer. Nach der Menopause nimmt aber die Häufigkeit auch bei Frauen zu. Neben Varianten in SLC2A9 sind verschiedene Ursachen für erhöhte Harnsäurespiegel bekannt. Hierzu gehören zum einen Lebensstilfaktoren wie Alkoholkonsum oder ein hoher Fleischverzehr sowie Erkrankungen oder die Einnahme von Medikamenten, die mit einem erhöhten Zellabbau bzw. einer verminderten Harnsäureausscheidung in der Niere verbunden sind. Auch eine erhöhte Aufnahme von Fruchtzucker (Fruktose) bewirkt einen deutlichen Anstieg der Harnsäure. Welche Rolle das Gen in der komplexen Regulation der Ausscheidung in der Niere bzw. bei der Produktion der Harnsäure in der Zelle beim Nukleinsäureabbau genau spielt, muss nun intensiv untersucht werden, um die zellbiologischen Zusammenhänge bei der Entstehung der Hyperurikämie zu verstehen.

Dr. Christa Meisinger 2008 Habilitation an der Ludwig-Maximilians-Univ. München seit 2007 Leiterin MONICA/KORA-Herzinfarktregister Augsburg seit 2001 Leiterin KORA-Studienzentrum Augsburg 2000 Fachärztin für Allgemeinmedizin Angela Döring 1980 –heute Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Epidemiologie 1998 –2008 Dozentin an der Ludwig-Maximilians-Univ. München Dr. Christian Gieger seit 2009 Leiter der Arbeitsgruppe Genetische Epidemiologie (kommissarisch) seit 2004 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Helmholtz Zentrum München und an der Ludwig-Maximilians-Universität München 1999 – 2004 Tätigkeit in der Industrie und am Fraunhofer Institut St. Augustin

Originalpublikation: A. Döring et al.: SLC2A9 influences uric acid concentrations with pronounced sex-specific effects. Nat. Genet. 40 (4), 430 – 436 (2008)

HIGHLIGHTS »STOFFWECHSEL«


Wie Stress Zellen altern lässt Marcus Conrad

Institut für Klinische Molekularbiologie und Tumorgenetik

GSH GSH

GSH

PLA2

GSH

COOH

2GSH ROS

CH3

?

GPx4 ?

GSSG

COOH

12/15-LOX

PD146176

CH3

OO

H

Lipidperoxidation

a-Tocopherol AIF

Signalkaskade, die bei oxidativem Stress den Zelltod auslöst.

AIF

siRNA

Zelltod

Wissenschaftler am Helmholtz Zentrum München haben die molekularen Mechanismen entschlüsselt, die bei oxidativem Stress den Zelltod auslösen. Diese Erkenntnisse bieten einen neuen Ansatz für die Therapierbarkeit von Alterungsprozessen und degenerativen Erkrankungen. Verschiebt sich im Organismus das Gleichgewicht zugunsten von oxidativen Prozessen, so spricht man von oxidativem Stress. Oxidativer Stress wird unter anderem mit der Alterung von Körperzellen in Verbindung gebracht.

Dass oxidativer Stress ein Auslöser von Zelltod ist, gilt als gängiges Modell. Bis jetzt waren jedoch Quelle und Natur der reaktiven Sauerstoffspezies sowie Fragen zum Mechanismus des Zelltods offen. Die Arbeitsgruppe um Marcus Conrad am Institut für Klinische Molekularbiologie und Tumorgenetik hinterfragte die molekulare Funktion, die das zelluläre Reduktionsmittel Glutathion im Stoffwechselweg des Zelltods hat. Die Forscher züchteten Mäuse und Zellen, denen spezifisch die Glutathion-Peroxidase 4 (GPx4) fehlte. Bei der GPx4 handelt es sich um eines der wichtigsten Glutathion (GSH)-abhängigen Enzyme. Die induzierte Inaktivierung von GPx4 führte zu massiver Oxidation von Lipiden und letztlich zum Zelltod. Pharmakologische und genetische Analysen zeigten, dass Lipidperoxide nicht zufällig als Folge der GPx4-Ausschaltung entstehen, sondern von einem spezifischen Enzym des ArachidonsäureStoffwechsels, der 12/15-Lipoxygenase (12/15-LOX), erzeugt werden. Die darauf folgende Aktivierung des Apoptose-induzierenden Faktors (AIF), erkennbar durch dessen Änderung der Lokalisa­tion von Mitochondrien in den Zellkern, stellt ein weiteres wichtiges Ereignis in der Signalkette dar. Bisher ging man von der Vorstellung aus, dass oxidativer Stress eine unspezifische Oxidation von vielen essenziellen Biomolekülen wie Proteinen und Lipiden verursacht. Im Gegensatz dazu stellten die Forscher fest, dass offensichtlich in Zellen durch Glutathion- oder Glutathion-Peroxi­ dase-Mangel ganz spezifisch ein Signalweg angeschaltet wird, der zum Absterben der Zellen führt.


Alterungsprozesse bremsen Dr. Marcus Conrad seit 2005 Arbeitsgruppenleiter am Institut für Klinische Molekularbiologie und Tumorgenetik bis 2005 Projektleiter Abteilung für Vergleichende Medizin bis 2004 Nachwuchswissenschaftler am Helmholtz Zentrum München 2001 Promotion an der Ludwig-Maximilians-Universität München

Originalpublikation: A. Seiler et al.: Glutathione peroxidase 4 senses and translates oxidative stress into 12/15-lipoxygenase dependent- and AIFmediated cell death. Cell Metab. 8 (3), 237–248 (2008)

HIGHLIGHTS »STOFFWECHSEL«

Die Daten stellen die erste molekulare Analyse eines Redox-regulierten Signalweges dar und zeigen, wie oxidativer Stress im Körper erkannt wird und im Zelltod endet. Da diese Zelltod-Kaskade mithilfe von Pharmaka an jedem beliebigen einzelnen Schritt unterbrochen werden kann, eröffnen sich vielversprechende Ansatzpunkte, um den schädlichen Effekt des oxidativen Stresses bei verschiedenen Krankheiten des Menschen zu lindern. Akute und chronische degenerative Erkrankungen wie Schlaganfall, Arteriosklerose, Diabetes, Alzheimer und Parkinson sind von einem vergleichbaren Prozess begleitet. So beobachtet man einen Abfall der Gluatathion-Konzentration bei gleichzeitiger Anreicherung von reak­ tiven Sauerstoff-Spezies.


Atemwege

[Highlights]

Wir untersuchen Gen-UmweltInteraktionen und ihre Bedeutung f端r befreites Durchatmen.

von links Teresa Neumaier (Institut f端r Strahlenschutz) / Christine Moll (Abteilung f端r Vergleichende Medizin) / Andrea Braun (Klinische Kooperationsgruppe Umweltdermatologie und Allergologie) Die Aufnahme entstand auf der Freifl辰che zwischen Mensa und Rechenzentrum.


Schlüssel-Gen für allergische Erkrankungen Thomas Illig Institut für Epidemiologie

Stephan Weidinger

Klinische Kooperationsgruppe Umweltdermatologie und Allergologie sowie Zentrum Allergie und Umwelt, Technische Universität München

Wissenschaftler des Helmholtz Zentrums München und der Klinik und Poliklinik für Dermatologie und Allergologie der Technischen Universität München haben ein Gen entdeckt, das in direktem Zusammenhang mit der Entstehung von Allergien steht. Gefunden wurde das FCER1A-Gen am Helmholtz Zentrum München dank des Einsatzes modernster Technologien, mit denen das gesamte menschliche Genom untersucht werden kann. Immunglobuline (Antikörper) sind Proteine, die körperfremde Stoffe wie eingedrungene Erreger markieren und sie so für das Immunsystem »sichtbar« machen. Abwehrzellen erkennen die markierten Eindringlinge und machen sie unschädlich. Verschiedene Klassen (Isotypen) von Immunglobulinen kommen in verschiedenen Kompartimenten des Körpers vor und haben unterschiedliche Aufgaben. Antikörper der Klasse IgE vermitteln den Schutz vor Parasiten, beispielsweise Würmern, können sich aber auch gegen an sich harmlose Umweltallergene richten und so zu Allergien führen.

Warum manche Menschen ihr Leben lang unempfindlich gegen Allergene sind, während andere wiederum an Allergien leiden, ist bis heute nicht vollständig geklärt. Bekannt ist aber, dass genetische Faktoren bei der Entstehung von Allergien eine entscheidende Rolle spielen. Allergiker haben generell einen höheren Anteil an Antikörpern der Klasse IgE als gesunde Menschen. Diese IgE-Antikörper richten sich gegen an sich harmlose Umweltsubstanzen wie Hausstaubmilben und Pollen. Über spezifische Rezeptoren sind die Antikörper zum größten Teil an bestimmte Zellen gebunden, die sich bevorzugt in der Haut und den Schleimhäuten befinden. Durch die Kopplung an membranständige IgE-Rezeptoren wird die IgE-Produktion verstärkt. Bei Kontakt mit dem Allergen werden aus den Zellen Substanzen ausgeschüttet, die zu den bekannten allergischen Symptomen bei allergischer Rhinitis (Heuschnupfen), atopischem Ekzem (Neurodermitis) oder Asthma führen. Das neu entdeckte FCER1A-Gen enthält die Bauanleitung für die alpha-Kette des hochaffinen IgE-Rezeptors, der eine wesentliche Rolle bei der Allergieentstehung spielt. Bei dem Rezeptor handelt es sich um eine Bindungsstelle für Immunglobulin E (IgE) – Antikörper, die unter anderem für die Abwehr parasitärer Infektionen wichtig sind. Das Wissenschaftlerteam um Dr. Stephan Weidinger, Klinische Kooperationsgruppe Umweltdermatologie und Allergologie, und Dr.


C4 C4

C3 C3

C2 C2

Der IgE-Rezeptor auf antigenpräsentierenden Zellen besteht aus einer alpha-, einer beta- und zwei gamma-Ketten. Die alpha-Kette bindet IgE, während beta- und gamma-Subeinheiten wichtig für die Signaltransduktion sind. Bestimmte Varianten des Gens, welches für die alpha-Kette kodiert (FCER1A), beeinflussen die IgE-Spiegel im Blutserum, die ihrerseits mit allergischen Erkrankungen assoziiert sind.

C1 C1

C1 C4 C4 α-Kette

γ2 S

S

S

C3 C3

C2 C2 S

C1

S

-Kette

S

Thomas Illig, Institut für Epidemiologie, fand heraus, dass bestimmte Varianten des entdeckten Gens die Produktion von IgE und damit das Allergiegeschehen entscheidend beeinflussen. Die Studie basiert auf Untersuchungen der Genome von mehr als 10.000 Erwachsenen und Kindern aus ganz Deutschland. Die meisten der für die Studie untersuchten Personen stammen aus den Bevölkerungsstudien der Forschungsplattform KORA (Kooperative Gesundheitsforschung in der Region Augsburg), deren Leiter der Direktor der Institute für Epidemiologie am Helmholtz Zentrum München und an der Ludwig-Maximilians-Universität München, Prof. Dr. Dr. H.-Erich Wichmann, ist. Die allergo­ logischen Untersuchungen waren in Zusammenarbeit mit der Klinik und Poliklinik für Derma­ tologie und Allergologie der Technischen Universität München unter Leitung von Prof. Dr. Dr. Johannes Ring durchgeführt worden. Die neuen Erkenntnisse zur Regulation der IgE-Antikörper-Produktion ermöglichen tiefere Einblicke in die Mechanismen der Allergieentstehung und eröffnen neue Therapieoptionen. Da Autoimmunerkrankungen ebenfalls in Zusammenhang mit IgE-Antikörpern gesehen werden, könnte diese Erkenntnis nicht nur Allergikern zugutekommen.

Dr. Thomas Illig seit 2001 Leiter der Arbeitsgruppe Biobanken und Genetische Epidemiologie komplexer Erkrankungen 2006 Habilitation an der Ludwig-Maximilians-Univ. München bis 2001 Postdoc am Helmholtz Zentrum München 1995 und 1996 Promotion, Postdoc Universität Regenburg Dr. Stephan Weidinger seit 2007 Leiter der Arbeitsgruppe Genetik allergischer Erkrankungen am Zentrum Allergie und Umwelt München (ZAUM), Tech­ nische Universität München 2007 Habilitation an der Technischen Universität München seit 2005 Facharzt für Dermatologie und Venerologie 1999 Promotion, danach klinische Tätigkeit an der Klinik und Poliklinik für Dermatologie und Allergologie der Technischen Universität München

Originalpublikation: S. Weidinger et al.: Genome-wide scan on total serum IgE levels identifies FCER1A as novel susceptibility locus. PLoS Genet. 4 (8):e1000166, 1– 9 (2008)

HIGHLIGHTS »ATEMWEGE«


Allergisch auf Straßenverkehr Joachim Heinrich Institut für Epidemiologie

Die Quotenverhältnisse zeigen, dass Asthma und allergische Sensibilisierung bei Kindern häufiger auftreten, je näher die elterliche Wohnung zur nächsten Hauptstraße gelegen ist.

Entfernung zur nächsten Hauptstraße < 50 Meter Entfernung zur nächsten Hauptstraße 50 bis 250 Meter Entfernung zur nächsten Hauptstraße 250 bis 1000 Meter Entfernung zur nächsten Hauptstraße > 1000 Meter

Allergische Erkrankungen treten häufiger auf bei Kindern, die in der Nähe stark befahrener Straßen aufwachsen. Dies ist das Ergebnis einer Studie an mehreren tausend Münchener Kindern, die unter Federführung des Helmholtz Zentrums München entstand. Die Autoren werten die Ergebnisse ihrer Untersuchung als deutlichen Beleg für die nachteiligen Effekte von Luftschadstoffen aus dem Straßenverkehr auf die Entstehung von Allergien und anderen atopischen Erkrankungen. Die nachteiligen Effekte von Luftschadstoffen aus dem Straßenverkehr auf die Entstehung von Allergien und atopischen Erkrankungen sind aus Laborexperimenten und Inhalationsuntersuchungen bekannt. In epidemiologisch­ en Studien konnten sie jedoch bisher nicht klar belegt werden.

In einer Längsschnittbeobachtung untersuchte eine deutsche Forschergruppe über sechs Jahre, ob zwischen dem Auftreten atopischer Erkrankungen und der Belastung durch Luftschadstoffe aus dem Straßenverkehr Zusammenhänge feststellbar sind. Ihrer Analyse legten die Wissenschaftler einerseits die jeweilige Entfernung der elterlichen Wohnung zu verkehrsreichen Straßen zugrunde als auch die für die jeweiligen Wohnadressen der Kinder modellierten Werte der Luftbelastung mit Feinstaub, Dieselruß und Stickstoffdioxid. Das Forscherteam um Dr. Joachim Heinrich und Prof. Dr. Dr. H.-Erich Wichmann, Institut für Epidemiologie des Helmholtz Zentrums München und Institut für Epidemiologie der Ludwig-Maximilians-Universität München, verglich damit die Daten von etwa 3000 6-jährigen Kindern aus München und Umgebung. Deren Entwicklung wird im Rahmen der sogenannten GINI- und LISAStudien seit ihrer Geburt verfolgt. Die Studien werden durch das Helmholtz Zentrum München koordiniert und haben unter anderem zum Ziel, verhaltensabhängige und umweltabhängige Risikofaktoren für allergische Erkrankungen zu ermitteln. In die aktuelle Analyse flossen die Ergebnisse von medizinischen Untersuchungen und regelmäßigen Elternbefragungen ein. Darüber hinaus wurde bei den Kindern im Alter von sechs Jahren das Auftreten spezifischer IgE-Antikörper gegen häufige Allergene im Blutserum getestet. Mithilfe von Rechenmodellen konnte Verena


Quotenverhältnis (Odds Ratio, 95 % Konfidenzintervall) 2,5

2,5

2,2

2,2

1,9

1,9

1,6

1,6

1,3

1,3

1,0

1,0

0,7

0,7

Asthma

Heuschnupfen

Ekzem

AsthmaSymptome

HeuschnupfenSymptome

HautSymptome

Morgenstern, Doktorandin am Münchner Helmholtz Zentrum, die Konzentrationen von Feinstaub, Dieselruß und Stickoxiden an den Wohnadressen der Kinder bestimmen. Es zeigte sich, dass mit steigender Feinstaub-Exposition die Häufigkeit von Asthma sowie der allergischen Sensibilisierung gegenüber Pollen und anderen häufigen Allergenen in der Außenluft zunahm. Zudem war eine erhöhte Stickoxid-Exposition mit der Zunahme von Ekzemen verknüpft. Deutlich zeichneten sich die Zusammenhänge zwischen dem Wohnumfeld und dem Auftreten von Asthma, Heuschnupfen, Ekzem sowie allergischer Sensibilisierung ab: Kinder, die weniger als 50 Meter von einer viel befahrenen Hauptstraße entfernt wohnten, hatten im Vergleich zu in verkehrsärmeren Lagen wohnenden Altersgenossen ein um bis zu 50% höheres Risiko für diese Erkrankungen. Die statistische Analyse der Daten zeigte ein steigendes Risiko, je näher die Kinder an stark befahrenen Hauptstraßen wohnen.

Sensibilisierung gegen Inhalationsallergene

Außenluft­ allergene

Dr. Joachim Heinrich seit 1997 stellvertr. Direktor des Instituts für Epidemiologie seit 1992 Leiter der Arbeitsgruppe Umweltepidemiologie 1990 – 1992 Epidemiologe an der Universität Wuppertal 1974 – 1989 Wissenschaftlicher Assistent und Leiter der Arbeitsgruppe Biostatistik an der Medizinischen Hochschule Erfurt, Pro­motion

Originalpublikation: V. Morgenstern et al.: Atopic diseases, allergic sensitization, and exposure to traffic-related air pollution in children. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 177 (12), 1331–1337 (2008)

HIGHLIGHTS »ATEMWEGE«

Innenraum­ allergene


Immunsystem

[Highlights]

Wir klären Reaktionen auf endogene Faktoren und Umwelteinflüsse auf.

von links Wei-Yen Liao (Institut für Stammzellforschung) / Andrea Braun (Klinische Kooperationsgruppe Umweltdermatologie und Allergologie) / Philipp Hoppe (Institut für Stammzellforschung) Die Aufnahme entstand an der Steingartenanlage zwischen Genetikgebäude und Biologikum.


Schutz vor Infektionen: Was eine einzelne Zelle ausrichten kann Dirk H. Busch

Klinische Kooperationsgruppe Antigen-spezifische Immuntherapie und Institut für Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene an der Technischen Universität München

Aktivierung

Expansion

Erhaltung

kontinuierliche Beeinflussung TE

Eine einzelne Immunzelle ist in der Lage, einen »Abwehrschild« gegen einen bestimmten Erreger aufzubauen: Die Zelle teilt sich und bringt unterschiedliche Immunzelltypen – kurzlebige Effektorzellen (TE), langlebige zentrale (TCM) und Effektor (TEM)-Gedächtniszellen – für die verschiedenen Organe und Gewebe hervor.

naive TEM stammzellartige Plastizität TCM

»Gedächtnis-Stammzelle«

Forscher der Klinischen Kooperationsgruppe Antigen-spezifische Immuntherapie konnten zeigen, dass aus einer spezialisierten T-Zelle verschiedene Zelltypen hervorgehen können. Dieses breit gefächerte Entwicklungspotenzial war bisher nur von Stammzellen bekannt. Nach einer Knochenmarktransplantation dauert es häufig längere Zeit, bis sich ein neues Immun­ system mit schützenden T-Zellen aufgebaut hat. In dieser Zeit können an sich harmlose Infek­ tionen für Transplantationspatienten lebensge­ fährlich werden.

Ziel der Arbeiten der Gruppe ist es, T-Zellen biotechnologisch so aufzubereiten, dass sie als Therapie bei Tumorerkrankungen und Infektionen eingesetzt werden können. Aus Patientenstudien weiß man, dass eine Impfung mit T-Zellen, die mit einem erregerspezifischen Rezeptor ausgestattet sind, einen effektiven Schutz vor Infektionen bieten kann. Allerdings entfalteten im Labor kultivierte Immunzellen nach der Übertragung auf den Empfänger keine große Wirksamkeit. Busch und seine Mitarbeiter impften Mäuse mit nur einer einzigen erregerspezifischen TZelle. Diese T-Zelle war auf die Bekämpfung von Listerien »spezialisiert« – Bakterien, die die Infektionskrankheit Listeriose auslösen können. Sie war zuvor einem Tier entnommen worden, das eine Infektion mit dem Bakterium überstanden hatte. Das Forscherteam verfolgte nun den Weg dieser einzelnen Immunzelle im Körper der Mäuse und konnte beobachten, dass sich Nachkommen der Listerien-spezifischen T-Zelle zunächst in Form von Effektorzellen in Milz und Lymphknoten gebildet hatten. Später waren auch Immungedächtniszellen in Milz, Lymphknoten und Lunge nachweisbar. Dass der Schutz vor Listeriose auf die Mäuse übertragen werden konnte, liegt vor allem daran, dass die übertragene Zelle eine Vielzahl unterschiedlicher T-Zelltypen hervorbringt. Dazu gehören Zellen, die für die Ausführung der Immunantwort verantwortlich sind, ebenso wie langlebige Gedächtniszellen, die die einmal gelernte spezifische Immunreaktion abspeichern. Bei der Übertragung kultivierter T-Zellen dagegen wurde eine wesentlich größere Menge an Zellen benötigt und der Immunisierungseffekt fiel deutlich schwächer aus.


Das Immunsystem aufrüsten Prof. Dr. Dirk H. Busch Leiter der Klinischen Kooperationsgruppe Antigen-spezifische Immuntherapie seit 2009 Direktor des Instituts für Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene an der Technischen Universität München seit 2004 C3-Professor an der Technischen Universität München, vorher wissenschaftlicher Mitarbeiter bis 1999 Promotion und Postdoc, Entwicklung neuer Methoden zur Isolierung von T-Zellen an der Yale University

Originalpublikation: C. Stemberger et al.: A single naive CD8+ T cell precursor can develop into diverse effector and memory subsets. Immunity 27 (6), 985 – 997 (2007)

HIGHLIGHTS »IMMUNSYSTEM«

Möglich wurde der gezielte Zelltransfer durch ein Verfahren mit dem Namen MHC-Streptamere, das ebenfalls von Dirk H. Busch und seinem Team entwickelt wurde. Damit lassen sich einzelne T-Zellen gezielt aus Blutproben isolieren – schneller und kostengünstiger als mit bisherigen Verfahren. Aktuell wird der Zelltransfer in drei klinischen Studien erprobt. Erste Patienten, die mit einer Stammzelltransplantation behandelt worden waren und in der Folge an einer Infektion litten, wurden mit wenigen tausend erregerspezifischen Zellen des Stammzellspenders geimpft. Sie zeigten bereits nach kurzer Zeit eine effektive Immunreaktion. Diese Art der Immuntherapie mithilfe des neuen Zellisolationsverfahrens ist ein vielversprechender Behandlungsansatz: Denn Spenderzellen lösen nach der Übertragung eine wirkungsvollere Immunreak­ tion aus als Immunzellen, die aus Zellkulturen gewonnen wurden. Zudem werden gefährliche Nebenwirkungen vermieden, weil mit dieser Methode T-Zellen in höchst gereinigter Form gewonnen werden können. Unerwünschte Immunzellen könnten beim Patienten eine Abwehrreaktion gegen den fremden Organismus auslösen. Dies geschieht aber nicht, da nur die ausgewählten erregerspezifischen T-Zellen in den Körper des transplantierten Patienten gelangen.


Trickreiche Tumorviren Arnd Kieser Abteilung Genvektoren

Wissenschaftler der Abteilung Genvektoren konnten zeigen, dass Epstein-Barr-Viren die Eigenschaften eines Signalproteins ihrer Wirtszellen verändern. Damit ist es der Gruppe um Dr. Arnd Kieser gelungen, einen zentralen Mechanismus der Tumorinduktion durch das Epstein-Barr-Virus aufzuklären. Fast jeder Erwachsene trägt die Epstein-BarrViren (EBV) aus der Familie der Herpesviren in sich. Mit einer Durchseuchungsrate von über 90% zählt EBV zu den erfolgreichsten Viren überhaupt.

Viren versuchen mit zahlreichen Tricks, Gewalt über ihre Wirtszellen zu gewinnen und sie zu ihrem eigenen Vorteil umzuprogrammieren. Dr. Arnd Kieser und seine Mitarbeiter konnten zeigen, wie es Epstein-Barr-Viren gelingt, ein Signalprotein ihrer Wirtszellen, das normalerweise den programmierten Zelltod – die Apoptose – vermittelt, zur Vermehrung der Zellen auszunutzen. Epstein-Barr-Viren sind humanpathogene Erreger aus der Familie der Herpesviren. Sie besitzen doppelsträngige DNA als Erbmaterial und gehören zu den wenigen bisher bekannten Viren, die beim Menschen unter bestimmten Bedingungen Krebs auslösen können. Hierzu gehören Lymphome, also Lymphknotenkrebs, aber auch Karzinome des Nasen-Rachenraums und Magenkrebs. Ein durch das Virus kodiertes Protein, das Latent Membrane Protein 1 (LMP1), wird für die unkontrollierte Vermehrung der EBV-infizierten Zellen und damit für die Entstehung von Krebs benötigt. Kieser und sein Team untersuchen im Detail die molekulare Wirkungsweise dieses EBVProteins. LMP1 ist ein membranständiges Onkoprotein, das bestimmte Signalmoleküle der Wirtszellen bindet und so zur Transformation der Zellen beiträgt. Eines dieser Signalproteine ist der Faktor TRADD (TNF-Receptor 1-Associated Death Domain Protein). Die Wissenschaftler konnten mit eigens dafür hergestellten TRADD-Knockout-Zelllinien, bei denen beide Allele des Gens aus dem Genom menschlicher B-Zellen entfernt worden waren, zeigen, dass TRADD ein essenzieller Fak-


LMP1 Epstein-Barr-Viren produzieren das Onkoprotein LMP1, das Signalmoleküle der Wirtszellen bindet. Wenn LMP1 das Signalprotein TRADD aktiviert, wird das induzierte Selbstmordprogramm der Zelle abgeschaltet: Die virustransformierte Wirtszelle kann sich weitervermehren.

CTART1

371

BS69

TRAF6 Aktivierung

LTB JNK Signalweg TRADD

Apoptose

IKK

Rekrutierung

tor für LMP1 ist: Ohne TRADD kann LMP1 einen für die Zelltransformation wichtigen Signalweg nicht mehr aktivieren. Allerdings induziert TRADD normalerweise auch Apoptose, den programmierten Zelltod. Dies ist jedoch für die Epstein-Barr-Viren kontraproduktiv, da sie ja selbst vom Tod ihrer Wirtszellen nachteilig betroffen wären. Und tatsächlich beobachteten die Wissenschaftler, dass TRADD, das durch virales LMP1- Protein aktiviert wurde, erstaunlicherweise keine Apoptose mehr induziert. Aber wie gelingt es den Epstein-Barr-Viren, speziell die Apoptose-Funktion von TRADD auszuschalten? Kieser und seine Mitarbeiter entdeckten, dass das virale LMP1-Protein eine einzigartige Bindungsdomäne besitzt, die an das zelluläre TRADD-Protein bindet und dessen molekulare Eigenschaften so verändert, dass das Apoptose-Signal nicht mehr übermittelt werden kann – LMP1 maskiert also die Apoptose-Aktivität von TRADD. Diese TRADD-Bindungsdomäne wird von den 16 carboxyterminalen Aminosäuren des LMP1-Proteins gebildet und kann auch auf zelluläre Rezeptorproteine übertragen werden, wo sie den gleichen Effekt zeigt. Epstein-Barr-Viren haben in ihrer Entwicklung also eine Möglichkeit gefunden, eine unerwünschte Eigenschaft eines ansonsten für sie notwendigen zellulären Proteins gezielt auszuschalten und damit dieses Protein ihren eigenen Bedürfnissen anzupassen. Dies bietet aber auch die Chance für einen therapeutischen Ansatz. Die Wissenschaftler vermuten, dass die spezielle Struktur der LMP-TRADD-Interaktion nur in EBV-infizierten Zellen vorkommt. Damit bietet sie sich als Zielstruktur zur Entwicklung von spezifischen Inhibitoren an, die die transformierende Signalkette des LMP1-Onkogens unterbrechen.

HIGHLIGHTS »IMMUNSYSTEM«

NF-κB-Signalweg

Dr. Arnd Kieser 2008 Habilitation in Genetik an der Technischen Universität München seit 2001 Leiter der Arbeitsgruppe Signaltransduktion 1996 – 2000 Postdoc und Arbeitsgruppenleiter am Institut für Klinische Molekularbiologie und Tumorgenetik 1993 – 1996 Promotion, National Cancer Institute Bethesda, Maryland, Helmholtz Zentrum München und Ludwig-MaximiliansUniversität München

Originalpublikation: F. Schneider et al.: The viral oncoprotein LMP1 exploits TRADD for signaling by masking its apoptotic activity. PLoS Biol. 6(1): e8, 1–13 (2008)


Der Wächter des Genoms und die Proteinfabriken der Zelle Helmut Fuchs

Institut für Experimentelle Genetik

»Wächter des Genoms« wird das Molekül p53 genannt, weil es unkontrolliert wuchernden Zellen – und damit dem Krebs – Einhalt gebieten kann. Das Molekül p53 reagiert aber auch auf bestimmte Defekte in den Proteinfabriken der Zelle, den Ribosomen. Es kann dann bei Mensch und Tier verschiedene Störungen verursachen, wie Wissenschaftler am Helmholtz Zentrum München im Rahmen einer internationalen Studie mit Kollegen von den Universitäten Stanford und Michigan zeigen konnten. Ribosomen sind die Strukturen im Zellkern, in Wie kommen hellhäutige Mäuse zu dunklen Füßen, Schwänzen und Ohren? Verantwortlich für denen die Proteine hergestellt werden. die gestörte Pigmentierung sind Veränderungen im genetischen Material der Tiere. Wie eine aktuelle Studie zeigt, betreffen diese Mutationen aber noch weit mehr als die Haut- und Haarfarbe der Mäuse, die im Münchner ENU Mutagenese-Projekt entstanden sind und von Dr. Helmut Fuchs identifiziert wurden. Dem internationalen Forscherteam gelang der Nachweis, dass zwei der genetischen Veränderungen Komponenten der Ribosomen so beeinträchtigen, dass die zellulären Proteinfabriken ihre Funktionen nicht oder nicht mehr ausreichend erfüllen können. Es ist bereits bekannt, dass Defekte in bestimmten ribosomalen Untereinheiten eine Vielzahl von Konsequenzen haben können. Zum einen ist die Bildung der Ribosomen aus mehreren Komponenten erschwert, was dann aber auch die Produktion von Proteinen beeinträchtigt. Zudem ist die Lebenszeit der betroffenen Zellen verkürzt. Genetisch bedingte Defekte von Ribosomen können aber auch zu schweren Störungen wie der Diamond-Blackfan-Anämie beim Menschen führen. Patienten mit diesem angeborenen Knochenmarkleiden bilden nicht genug rote Blutkörperchen, bleiben im Wachstum zurück und können unter anderem im Schädelbereich Deformationen entwickeln.


Melanozyten Proliferation und dunkle Haut Hypoplasie von Erythrozyten und Anämie Rp/Rp

Kitl

Apoptose

Aktivierung von p53

reduziertes Wachstum und verringerte Körpergröße

Nicht zuletzt auch die Mäuse mit den schwarzen Pfoten bestätigen den Zusammenhang mit den ribosomalen Defekten: Bei genauer Analyse der Tiere konnte ebenfalls eine Anämie mit ähnlicher Auswirkung wie beim Diamond-Blackfan-Syndrom nachgewiesen werden. Die durch fehlerhafte ribosomale Proteine verursachten Erkrankungen haben eine gemeinsame molekulare Ur­ sache, wie das Forscherteam nachweisen konnte. Und dieser Mechanismus führt zu einer Akku­ mulation von p53. Das Wächtermolekül ist einer der wichtigsten Faktoren im Kampf des Körpers gegen überschießendes Zellwachstum und die Entstehung von Krebs. Als sogenanntes Tumorsuppressor-Gen kann p53 verschiedene Gegenmaßnahmen einleiten, wenn sich eine Zelle unkontrolliert teilt – und letztlich sogar deren programmierten Selbstmord auslösen. Die über­ ragende Bedeutung dieses Moleküls zeigt sich auch darin, dass p53 bei rund der Hälfte aller menschlichen Tumoren defekt ist. Doch der »Wächter des Genoms« hat auch seine dunklen Seiten und kann sogar Krankheiten verursachen. Diese unerwünschte Wirkung von p53 kann unterschiedliche Symptome hervorrufen. Der jeweilige Effekt hängt davon ab, in welchem Zelltyp das Tumorsuppressor-Gen aktiviert wird. Das bedeutet auch, dass p53 als eine Art Sensor für die Funktionsfähigkeit von Ribosomen fungiert und bei Defekten je nach Zelltyp und Gewebeart verschiedene Symptome auslösen kann. Bei der Diamand-Blackfan-Anämie geschieht dies möglicherweise durch den programmierten Selbstmord von Zellen im Knochenmark, die Blutkörperchen produzieren. Die neuen Ergebnisse zur Rolle von p53 bei diesen Störungen könnten nun möglicherweise zu einer verbesserten Diagnose und Therapie schwerer Anämien führen.

HIGHLIGHTS »IMMUNSYSTEM«

Erkrankungen durch fehlerhafte ribosomale Proteine äußern sich sehr unterschiedlich. Eine Ursache wird in der fehlerhaften Aktivierung des Wächtermoleküls p53 vermutet.

Dr. Helmut Fuchs seit 2001 Wissenschaftlicher und Technischer Leiter der Deutschen Mausklinik seit 1997 Wissenschaftler am Helmholtz Zentrum München bis 1997 Studium und Promotion an der Technischen Universität München

Originalpublikation: K.A. McGowan et al.: Ribosomal mutations cause p53-mediated dark skin and pleiotropic effects. Nat. Genet. 40 (8), 963 – 970 (2008)


Nervensystem

[Highlights]

Wir kommen multifaktoriellen Erkrankungen auf die Spur.

von links Anna-Lena Marwedel (Institut f端r Entwicklungsgenetik) / Ramona Zeh (Institut f端r Experimentelle Genetik) / Franziska Knauf (Institut f端r Humangenetik) Die Aufnahme entstand auf dem Innenbalkon des Rechenzentrums.


Neues Risiko-Gen für das Restless Legs Syndrom entdeckt Juliane Winkelmann & Thomas Meitinger Institute für Humangenetik, Helmholtz Zentrum München und Technische Universität München

Ergebnisse der genomweiten Assoziationsstudie für das PTPRD-Gen und die umgebende Region auf Chromosom 9.

Einer internationalen Forschergruppe ist es gelungen, PTPRD, eine Protein-Tyrosin-Phosphatase, als Risiko-Gen für RLS zu identifizieren. Insgesamt sind nunmehr vier RLS-Gene durch genomweite genetische Studien entdeckt worden. Träger von Risiko-Sequenzvarianten in diesen Genen haben ein erhöhtes Risiko, an RLS zu erkranken. Aufgrund der bekannten Funktionen der identi­ fizierten Gene könnte es sich bei RLS um eine frühe Entwicklungsstörung des zentralen Nervensystems handeln. Beim Restless Legs Syndrom (RLS) oder Syndrom der ruhelosen Beine handelt es sich um eine neurologische Erkrankung, die durch nächtliche Missempfindungen in den Beinen gekennzeichnet ist. Patienten leiden unter einem starken Bewegungsdrang, der erholsamen Schlaf unmöglich macht.

Obwohl das RLS zu den häufigsten neurologischen Krankheitsbildern zählt, wird es nach wie vor häufig nicht erkannt oder falsch diagnostiziert. Das Institut für Humangenetik am Helmholtz Zentrum München und an der Technischen Universität München sowie das Max-Planck-Institut für Psychiatrie arbeiten seit vielen Jahren daran, das Wissen um den Entstehungsmechanismus des RLS zu erweitern und damit eine bessere Basis für Diagnostik und Therapie der Erkrankung zu schaffen. Mit einem internationalen Konsortium untersuchten die Münchner Wissenschaftler insgesamt 2458 RLS-Patienten und 4749 gesunde Probanden der Populationsstudie KORA. Analysiert wurden Sequenz-Varianten (SNPs), die über das gesamte Genom verteilt waren. Beim Vergleich der Sequenzen zwischen Patienten und Kontrollen konnten Varianten im PTPRDGen identifiziert werden, die vermehrt bei RLS-Patienten auftreten, jedoch seltener bei den gesunden Probanden. Der Genname PTPRD steht für Protein-Tyrosin-Phosphatase-Receptor-Typ-Delta. Das entsprechende Protein ist im Tiermodell untersucht und spielt bei der korrekten Wegfindung der Nervenzellfortsätze zu den sogenannten Motorneuronen eine Rolle. Diese Neurone steuern direkt oder indirekt die Muskulatur, beispielsweise der Beine. Damit ist auch PTPRD, wie bereits die zuvor identi-


-log10(pnom)

rs4741557 4

rs1975197 rs4626664 3

2

1

0 500,000

5,500,000

10,500,000

15,500,000

20,500,000

25,500,000

30,500,000

Genom-Position (Basenpaare)

fizierten RLS-Risiko-Gene MEIS1, BTBD9 und LBXCOR1, wichtig für die frühe Embryonalentwicklung des Organismus. Dies ist ein weiterer Hinweis, dass es sich bei RLS um eine sehr frühe Entwicklungsstörung des zentralen Nervensystems handeln könnte. Mit den identifizierten RLS-Risiko-Genen wurde erstmalig eine gezielte molekulargenetische Ursachenforschung für das Restless Legs Syndrom möglich und eine Grundlage zur Verbesserung der Therapie geschaffen.

Dr. Juliane Winkelmann seit 2008 Oberärztin Neurologische Klinik und Institut für Humangenetik der Technischen Universität München 2005 – 2008 Arbeitsgruppenleiterin am Institut für Humange­ netik, Helmholtz Zentrum München und Max-Planck-Institut für Psychiatrie 2005 Habilitation an der Ludwig-Maximilians-Univ. München Prof. Dr. Thomas Meitinger seit 2000 Direktor Institut für Humangenetik, Helmholtz Zentrum München und Technische Universität München bis 2000 Leiter des Labors für Molekulare Genetik, Kinderklinik der Ludwig-Maximilians-Universität München bis 1988 DFG-Stipendiat an der Universität Oxford bis 1985 Assistent, Kinderchirurgische Klinik Karlsruhe bis 1983 Promotion, wissenschaftliche und praktische Tätigkeit an den Universitäten München und Johannesburg

Originalpublikation: B. Schormair et al.: PTPRD (protein tyrosine phosphatase receptor type delta) is associated with restless legs syndrome. Nat. Genet. 40 (8), 946 – 948 (2008)

HIGHLIGHTS »NERVENSYSTEM«


Neuronen aus Gliazellen Magdalena Götz

Institut für Stammzellforschung und Physiologisches Institut der Ludwig-Maximilians-Universität München

Neuron

Oligodendrozyt

Astrozyt

In verletzten Gehirnregionen nehmen Gliazellen ihre Zellteilung wieder auf. Einige dieser Zellen können in der Kultur Neurone, Oligodendrozyten und Astrozyten bilden.

Wissenschaftler der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Magdalena Götz am Helmholtz Zentrum München und an der Ludwig-Maximilians-Universität München fanden heraus, dass reaktive Gliazellen im Gehirn der Maus nach Verletzung ihre Zellteilung wieder aufnehmen. Sie werden zu Stammzellen, aus denen sich unter günstigen Bedingungen in Zellkultur wieder Nervenzellen bilden können. Der Arbeitsgruppe ist damit ein weiterer Schritt zum Verständnis von Prozessen gelungen, um nach Unfällen geschädigte Gehirnzellen ersetzen zu können. Gliazellen machen im menschlichen Gehirn einen großen Teil der Gehirnmasse aus. Wichtige Gliazelltypen sind die sternförmigen Astrozyten, die nicht nur Stoffwechselvorgänge im Gehirn regulieren, sondern auch neurale Stammzelleigenschaften haben können. Die Oligodendrozyten sind an der Weiterleitung von neu­ro­ nalen Signalen beteiligt.

Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass normale sternförmige Gliazellen, die Astrozyten, nach Verletzung wieder in Nerven-Stammzellen differenzieren. Sie nehmen im verletzten Gehirn die Zellteilung wieder auf und haben sogar typische Stammzelleigenschaften. Während die Astro­ zyten in der verletzten Region des Gehirns aber nur wieder neue Astrozyten bilden, können sich einige von ihnen unter günstigen Bedingungen in der Zellkultur selbst erneuern und Neurone, Oligodendrozyten und Astrozyten bilden – alles Hauptzelltypen des zentralen Nervensystems. In ihrer Untersuchung konnten die Wissenschaftler die Bildung von neuen Nervenzellen nur in der Zellkultur beobachten. Auch wenn adulte neurale Stammzellen in das Gehirn transplantiert werden, bilden die meisten von ihnen nur Gliazellen. Dies bedeutet, dass es starke Umgebungssignale gibt, die die Bildung von Nervenzellen im erwachsenen Gehirn hemmen. Allerdings konnte die Arbeitsgruppe von Magdalena Götz zeigen, dass durch das Einbringen besonders starker Signalmoleküle auch lokal in der Verletzungsregion im Gehirn Zellen wieder zur Bildung von Nervenzellen angeregt werden können. Die Stammzellexpertin Magdalena Götz untersucht in ihrer Arbeitsgruppe die molekularen Grundlagen der Gehirnentwicklung, insbesondere in der Großhirnrinde, sowie die Mechanismen der Bildung von Nervenzellen im adulten Gehirn.


Gehirnzellen regenerieren Prof. Dr. Magdalena Götz 2007 Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft seit 2004 Institutsdirektorin Helmholtz Zentrum München und Lehrstuhlinhaberin Physiologisches Institut der Ludwig-Maximilians-Universität München bis 2003 Wissenschaftlerin und Forschungsgruppenleiterin an Max-Planck-Instituten in Göttingen und München bis 1996 Promotion, Postdoc in Tübingen, London und Harlow

Originalpublikation: A. Buffo et al.: Origin and progeny of reactive gliosis: A source of multipotent cells in the injured brain. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105 (9), 3581– 3586 (2008)

HIGHLIGHTS »NERVENSYSTEM«

Die Arbeiten von Magdalena Götz rütteln an einem Dogma der Neurobiologie. Nervenzellen, so die bisherige Lehrmeinung, können sich nicht oder nur kaum regenerieren. Götz wies bei früheren Untersuchungen nach, dass Gliazellen des Gehirns als Stammzellen fungieren und Nervenzellen aus Gliazellen hervorgehen können. Sie zeigte auch, welche Faktoren beim Übergang von glialen zu neuronalen Zellen eine Rolle spielen. Die Ergebnisse eröffnen therapeutische Möglichkeiten, die im Bereich von Gehirnverletzungen offensichtlich vorhandenen Stammzellpopulationen gezielt zur Neubildung von Nervenzellen anzuregen. Götz erhielt für ihre Forschungen 2007 die höchstdotierte wissenschaftliche Auszeichnung in Deutschland, den Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis. Mit den neuen Ergebnissen konnte nun der entscheidende Nachweis erbracht werden, dass in einer Verletzungsregion des Gehirns reaktive Gliazellen vorhanden sind, die Stammzellpotenzial besitzen und damit als Quelle für neue Nervenzellen dienen können. Damit rückt das Fernziel näher, diese Prozesse therapeutisch zu nutzen.


Gendefekt führt zu Linsentrübung Jochen Graw

Institut für Entwicklungsgenetik

Sehr früh in der Embryonalentwicklung wachsen die primären Faserzellen in das Linsenbläschen hinein und bilden so den Linsenkörper. Genetisch bedingte Störungen im Signalaustausch zwischen den Faserzellen führen zum Abbruch der Linsenentwicklung.

Am Helmholtz Zentrum München wurde ein Gendefekt entschlüsselt, der bei Mäusen für ungewöhnlich kleine Augen und eine unvollständig ausgebildete, getrübte Linse verantwortlich ist. Diese Ergebnisse lassen Rückschlüsse auf den grauen Star beim Menschen zu, weil auch in diesem Fall der Linsenkörper seine Transparenz verliert. Die Augenlinse, die im gesunden Auge elastisch und transparent ist, bündelt die auf die Netz­haut einfallenden Lichtstrahlen. Störungen bei der Ausdifferenzierung der Linsenfaserzellen sind an der Entstehung der Katarakte beteiligt, die bei älteren Menschen häufig auftreten: Die Erkrankung ist auch als grauer Star bekannt.

Die Aey12-Mausmutante, die das Forscherteam um Prof. Dr. Jochen Graw am Institut für Entwicklungsgenetik entdeckt hat, ist gekennzeichnet durch ungewöhnlich kleine Augen, eine Mikrophthalmie. Diese Fehlbildung ist auch vom Menschen bekannt und führt fast immer zur Blindheit. Sie entsteht häufig durch eine Verkümmerung oder Missbildung der Augäpfel. Bei den Aey12Mäusen ist hingegen das Wachstum der Fasern, die den Linsenkörper ausfüllen, blockiert. Übrig bleibt ein trübes und funktionsloses Linsenbläschen. Wie die Wissenschaftler zeigen konnten, liegt der Erkrankung ein Defekt in einem bislang unbekannten Gen zugrunde. Das für die Fehlbildungen der Aey12-Mausmutanten verantwortliche Gen tauften die Neuherberger Augenforscher Gjf1. Es ist ein Mitglied der Connexin-Familie. Die zu dieser Gruppe gehörenden Gene enthalten die Information für den Aufbau von Kanalproteinen, die Zell-Zell-Verbindungen bilden. Derartige Kanäle sind für den Stoffaustausch zwischen Zellen von großer Bedeutung – unter anderem auch zwischen den Faserzellen der sich entwickelnden Augenlinse. Die Wissenschaftler spekulieren nun, dass durch die neu gefundene Mutation die Struktur des Gjf1-Kanalproteins verändert und damit die Kanalbildung verhindert wird. Dadurch aber wäre die Kommunikation zwischen den sich entwickelnden Linsenfasern gestört: Für die Linsenentwicklung essenzielle Signalmoleküle könnten nicht mehr oder nur eingeschränkt ausgetauscht


Augenbecherstil primäre Linsenfaserzelle Linsenkapsel Linsenbläschen spätere Hornhaut

Linsenepithel Linsenfaserzelle Glaskörper Retina Sehnerv

werden. Mangelhafte Zellkommunikation wäre diesem Szenario zufolge die Ursache des Abbruchs der Faserentwicklung – und letztlich der Trübung der ansonsten transparenten Augenlinse. Eben dieses Phänomen lässt sich auch beim grauen Star des Menschen, einer Katarakt, beobachten – eine häufige Erkrankung, die meist im Alter auftritt. Allein in Deutschland werden jährlich eine halbe Million Operationen durchgeführt, in deren Verlauf die getrübte Augenlinse durch ein Implantat ersetzt wird. Aus den Erkenntnissen zur Entwicklungsgenetik der Augenlinse der Maus erwarten die Forscher baldigen Aufschluss über vergleichbare Genmutationen beim Menschen und neue Einblicke in die Entstehung des grauen Stars.

Prof. Dr. Jochen Graw seit 1999 apl. Professor an der Technischen Universität München seit 1992 Leiter der Arbeitsgruppe Molekulare Augenentwicklung, Institut für Entwicklungsgenetik 1991 Habilitation im Fach Genetik seit 1981 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Helmholtz Zentrum München 1979 – 1981 Promotion an der Universität Konstanz

Originalpublikation: O. Puk et al.: Mutation in a novel connexin-like gene (Gjf1) in the mouse affects early lens development and causes a vari­able small-eye phenotype. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 49 (4), 1525 – 1532 (2008)

HIGHLIGHTS »NERVENSYSTEM«


von links Anna-Lena Idzko (Institut für Strahlenschutz) / Angelique Ale (Institut für Biologische und Medizinische Bildgebung) / Thomas Jetzfellner (Institut für Biologische und Medizinische Bildgebung) / Claudia Mayerhofer (Institut für Biologische und Medizinische Bildgebung) / Saskia Björn (Institut für Biologische und Medizinische Bildgebung) Die Aufnahme entstand auf der Garchinger Heide nördlich des Forschungscampus des Helmholtz Zentrums München.


Fokus체bergreifend

[Highlights]

Wir gehen dr채ngenden Fragen der Gesellschaft nach.


Wenn Erinnerung krank macht Karl-Heinz Ladwig Institut für Epidemiologie

Bis zu 20% der Herzinfarktpatienten sind von der sogenannten Post-Infarkt-Depression betroffen. Sie tragen ein deutlich erhöhtes Risiko früher zu sterben als unbelastete Patienten, wenn die Belastungsstörung nicht behandelt wird. Dies ist das Ergebnis einer Studie an rund 150 Patienten, die nach einem Herzinfarkt oder Herzstillstand einen Defibrillator erhalten hatten. Eine posttraumatische Belastungsstörung (PTBS) wird durch ein außergewöhnlich bedrohendes oder katastrophenartiges Ereignis ausgelöst und kann schwerwiegende seelische und körperliche Folgen haben.

Ein Team von Wissenschaftlern aus dem Helmholtz Zentrum München, der Technischen Universität München sowie dem Deutschen Herzzentrum hat nachgewiesen, dass Herzinfarktpatienten mit posttraumatischer Belastungsstörung ein 3,5-fach erhöhtes Risiko tragen, früher zu sterben als Patienten ohne diese Diagnose. In der von Prof. Karl-Heinz Ladwig geleiteten Studie haben die Wissenschaftler 147 Patienten über einen Zeitraum von fünf Jahren beobachtet. Die Patienten hatten einen schweren Herzinfarkt oder einen plötzlichen Herzstillstand überlebt und zur Vorbeugung eines erneuten Herzstillstandes einen schrittmachergroßen, automatisch funktionierenden Defibrillator implantiert bekommen. Die Wissenschaftler fragten nach Symptomen, die typischerweise bei einer posttraumatischen Belastungsstörung (PTBS) auftreten: angstvolle, sich aufdrängende Erinnerungen an das lebensbedrohliche Geschehen, Vermeiden von Verhaltensweisen, die an das Ereignis erinnern sowie eine nach dem Erstereignis aufgetretene gesteigerte nervöse Unruhe oder Überwachheit (Hypervigilanz). Ein Teil der Patienten litt in gesteigerter Weise an diesen posttraumatischen Symptomen. Ihr Leben war durch immer wiederkehrende bedrohliche Erinnerungen an ihre Erkrankung bestimmt, was zu dauerhafter Verängstigung und Anspannung führte. Diese Menschen wiesen ein 3,5-fach erhöhtes Risiko auf, früher als diejenigen Patienten zu sterben, die nicht an solchen Symptomen


Das Sterberisiko für Herzinfarktpatienten mit posttraumatischer Belastungsstörung (PTBS) liegt deutlich höher als das wenig belasteter Patienten. Die Abbildung zeigt die Sterblichkeitsraten pro 1000 Personenjahren aufgegliedert nach Altersgruppe und Grad der Belastungsstörung.

160

geringe PTBS PTBS

140

120

100

80

60

40

20

0 < 60 Jahre

litten und sich mit ihrer Erkrankung hatten arrangieren können. Wie dramatisch erhöht das Mortalitätsrisiko der betroffenen Patientengruppe ist, zeigte auch die Berechnung der absoluten Risiken: Verglichen mit unauffälligen Patienten, bei denen mit 55 Todesfällen pro 1000 Patientenlebensjahren gerechnet werden muss, lag das Risiko der PTBS-Patienten bei 80 Todesfällen pro 1000 Patientenjahren. Andere für das Überleben nach einem Herzinfarkt wichtige Faktoren zeigten keinen Zusammenhang mit dem Risiko der posttraumatischen Symptomatik. Zu solchen Risikofaktoren zählen unter anderem das Alter, die Auswurffraktion des Herzens als Maß für die verbliebene Herzmuskelkraft oder Diabetes. Überraschenderweise fand sich auch keine Verbindung mit dem komor­ biden Vorhandensein von Depression und Angst. Das PTBS-Risiko, so die Folgerung der Wissenschaftler, besteht unabhängig von den genannten weiteren Risikofaktoren und kann keineswegs durch sie erklärt werden. Die Studie ist ein Beitrag, um die Versorgung von Herzinfarktpatienten langfristig zu verbessern. Sie zeigt die Notwendigkeit auf, den psychischen Symptomen bei Infarktpatienten mehr Aufmerksamkeit zu widmen und damit die Überlebensrate zu erhöhen.

WEITERE HIGHLIGHTS

> 60 Jahre

Prof. Dr. Karl-Heinz Ladwig seit 2000 stellvertretender Leiter der Arbeitsgruppe Epidemiologie Chronischer Erkrankungen am Institut für Epidemiologie des Helmholtz Zentrums München seit 2002 Professor für Psychosomatische und Psychologische Medizin an der Technischen Universität München seit 1998 Leiter des psycho-physiologischen Labors am Deutschen Herzzentrum in München, Habilitation

Originalpublikation: K.H. Ladwig et al.: Posttraumatic stress symptoms and predicted mortality in patients with implantable cardioverter-defibrillators: results from the prospective living with an implanted cardioverter-defibrillator study. Arch. Gen. Psychiatry 65 (11), 1324 –1330 (2008)


Lungentumore live diagnostizieren Vasilis Ntziachristos

Institut für Biologische und Medizinische Bildgebung sowie Lehrstuhl für Biolo­gische Bildgebung an der Technischen Universität München

Rotationseinheit

telezentrische Linse

gesteuerte CCD-Kamera

Bildgebungskamera

GalvanometerPaar

Femtosekunden-Laser

HochfrequenzBildgebungsgerät

Experimentelle Anordnung der Early Arriving Photonen-Methode: Ein gepulster Laser liefert ultrakurze Photonen-Impulse, die auf das Untersuchungsobjekt treffen und dort gestreut werden. Eine Spezialkamera löst die gestreuten Impulse zeitlich auf und rekonstruiert aus den zuerst eintreffenden Impulsen scharfe Bilder.

Zusammen mit Kollegen von der Harvard Medical School und vom Massachusetts General Hospital in Boston, USA, haben Prof. Vasilis Ntziachristos und sein Team ein leistungsfähiges neues Verfahren zur optimierten fluoreszenztomographischen Darstellung von Tumoren entwickelt. Ntziachristos, der das Institut für Biologische und Medizinische Bildgebung am Helmholtz Zentrum München und an der Technischen Universität leitet, und sein Team entwickelten dazu eine Methode, um den Einsatz sogenannter Early Arriving Photons in tomographischen Verfahren möglich zu machen. Fluoreszierende Moleküle sind nützliche Hilfsmittel in Medizin und Biologie, um beispielsweise Stoffwechselvorgänge zu verfolgen oder Proteine in Zellen und Geweben darzustellen. In Verbindung mit tomographischen Verfahren bieten sie neue Ansätze, um Strukturen im lebenden Organismus sichtbar zu machen.

Early Arriving Photons sind die ersten, die nach einer Bestrahlung von Gewebe mit ultrakurzen Photonen-Impulsen am Detektor ankommen. Im Vergleich zu später ankommenden Photonen werden sie verhältnismäßig wenig gestreut und liefern in Kombination mit einem 360-Grad-Detektor – verglichen mit einer kontinuierlichen Bestrahlung – deutlich schärfere und aussagekräftigere Bilder der untersuchten Objekte. Die Wissenschaftler untersuchten mit dieser Early Photon Tomographie (EPT) genannten Methode Lungentumore in lebenden Mäusen. Dazu wird den Tieren eine Substanz injiziert, die normalerweise nicht fluoresziert, jedoch nach Kontakt mit bestimmten Cystein-Proteasen, wie zum Beispiel Cathepsinen, fluoreszierende Eigenschaften bekommt. Lungentumore weisen eine erhöhte Menge dieser Proteasen auf und erlauben daher eine Fluoreszenz-Darstellung des Tumorgewebes. Vergleichsuntersuchungen mit der herkömmlichen Röntgen-Computertomographie zeigten, dass die EPT nicht nur eine sehr sensitive Methode zur Darstellung von Lungentumoren in lebenden Organismen ist, sondern zusätzlich biochemische Veränderungen in benachbarten Gewebe­ arealen darstellen kann, die durch die Tumorerkrankung entstanden sind und die durch konven­ tionelle Röntgen-Tomographie nicht erfasst werden können.


Krankheitsprozesse sichtbar machen Prof. Dr. Vasilis Ntziachristos seit 2007 Direktor des Instituts Biologische und Medizinische Bildgebung am Helmholtz Zentrum München und Inhaber des Lehrstuhls für Biolo­gische Bildgebung an der Technischen Universität München bis 2007 Assistant Professor Harvard University Medical School und Massachusetts General Hospital, 2004 Top 100 der weltweit besten Innovatoren bis 2001 Postdoc Harvard University, Promotion Universität Pennsylvania

Originalpublikation: M.J. Niedre et al.: Early photon tomography allows fluorescence detection of lung carcinomas and disease progression in mice in vivo. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105 (49), 19126 –19131 (2008)

WEITERE HIGHLIGHTS

Das neue Verfahren ermöglicht die Darstellung von Tumoren in lebenden Tieren. Die Methode liefert wesentlich schärfere und aussagekräftigere Bilder als herkömmliche Verfahren. So ermöglichen es Fluoreszenztechniken in Kombination mit bildgebenden Diagnoseverfahren, Erkrankungsprozesse und Funktionen von Geweben zu untersuchen. Eine massive Hürde für den Einsatz der Verfahren am lebenden Organismus ist jedoch die starke Streuung des Lichts in biologischem Gewebe. Die deutsch-amerikanische Forschergruppe umging dieses Problem durch die Verwendung eines ultraschnell gepulsten Lasers. Photonen aus einer solchen Quelle durchdringen Gewebe und werden dabei nur wenig gestreut. Die zuerst am Detektor ankommenden Photonen werden für eine hochaufgelöste Bilddarstellung verwendet. Die Methode ist derzeit nur für kleine Tiere geeignet. Sie soll nun technisch so weiterentwickelt werden, dass eine Anwendung für menschliche Patienten möglich wird.


Die Natur hält sich an die Mathematik Norbert Hertkorn Institut für Ökologische Chemie

Wasserstoff/Kohlenstoff-Verhältnis 2

1,5

1

0,5 Graue Punkte stellen die mathematisch möglichen 18.414 Molekülzusammensetzungen aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff dar. Die farbigen Punkte markieren die Variationen, die in natürlicher organischer Materie tatsächlich nachgewiesen wurden.

0 0

0,25

0,5

0,75

1

Sauerstoff/ Kohlenstoff-Verhältnis

Wissenschaftlern des Helmholtz Zentrums München ist es erstmalig gelungen, die maximal mögliche Anzahl chemischer Zusammensetzungen aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff in natürlicher organischer Materie nachzuweisen. Damit eröffnen sich neue Einblicke in die Rolle dieser weit verbreiteten Materie im globalen Kohlenstoffkreislauf und damit für das Weltklima. Das Kürzel FTICR steht für Fourier Transform Ionenzyklotronresonanz Massenspektrometer, die sich durch ihre extreme Massenauflösung und hohe Genauigkeit auszeichnen.

Dr. Norbert Hertkorn 2006 Habilitation an der Technischen Universität München seit 1990 Wissenschaftler am Helmholtz Zentrum München bis 1989 Postdoc University of California Berkeley bis 1987 Promotion und Wissenschaftlicher Assistent Technische Universität München

Originalpublikation: N. Hertkorn et al.: Natural organic matter and the event horizon of mass spectrometry. Anal. Chem. 80 (23), 8908 – 8919 (2008)

Die maximal denkbare Anzahl der verschiedenen chemischen Zusammensetzungen aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff lässt sich mathematisch errechnen. Mit einem neuen ultrahochauflösenden Massenspektrometer ist es Helmholtz-Wissenschaftlern zusammen mit Kollegen vom Alfred-Wegener-Institut und dem Georgia Institute of Technology erstmalig gelungen, die theoretische Maximalzahl an chemischen Zusammensetzungen in natürlicher organischer Materie (NOM) auch praktisch nachzuweisen. Über Verhalten und Bedeutung von NOM in der Umwelt wusste man bislang nur wenig – dabei kommt es in erheblichen Mengen in nahezu allen Bereichen der Umwelt vor – in Böden, Sediment, Süß- und Salzwasser ebenso wie in der Luft. Es entsteht aus der Zersetzung organischer Substanz und bildet damit das Bindeglied zwischen belebter und unbelebter Umwelt. Das am Helmholtz Zentrum München neu angewandte hochauflösende Analyseverfahren ermöglicht nun erheblich verbesserte Einblicke in die Strukturchemie dieses überall vorkommenden natürlichen Materials. Als Untersuchungsmaterial hatten die Wissenschaftler eine NOM-Fraktion gewählt, die in Fachkreisen als Standard-Referenzverbindung verbreitet und anerkannt ist, die SuwFA, eine Fulvinsäure-Fraktion aus dem Suwannee River im amerikanischen Georgia. Das eingesetzte FTICR-Massenspektrometer konnte in der Probe tatsächlich alle theoretisch denkbaren C-H-O-Kombinationen auflösen. Damit ist der Nachweis erbracht, dass die Natur in NOM tatsächlich alle mathematisch möglichen chemischen Zusammensetzungen realisiert hat.


Hot Spots im Grundwasser Tillmann Lüders Institut für Grundwasserökologie

Dr. Tillmann Lüders seit 2004 Leiter der Arbeitsgruppe Molekulare Ökologie am Institut für Grundwasserökologie 2002–2004 Postdoc Abteilung für Biogeochemie, Max-PlanckInstitut für Terrestrische Mikrobiologie, Marburg

Wo findet Abbau statt? Welche Mikroorganismen sorgen für Abbau? Wie wird Mikroorganismenaktivität reguliert?

1999 –2001 Promotion Max-Planck-Institut für Terrestrische Mikrobiologie und Universität Marburg

Originalpublikation: C. Winderl et al.: Depth-resolved quantification of anaerobic toluene degraders and aquifer microbial community patterns in distinct redox zones of a tar oil contaminant plume. Appl. Enviorganische Schadstoffe (Benzol, Toluol)

ron. Microbiol. 74 (3), 792– 801 (2008)

Grundwasser-Fließrichtung

Mikroorganismen bauen Schadstoffe im Grundwasser bevorzugt in Übergangsbereichen um Schadstofffahnen ab. Wissenschaftler des Instituts für Grundwasserökologie konnten Hot Spots des Schadstoffabbaus und die darin etablierte hochspezialisierte mikrobielle Gemeinschaft erstmals in einem mit Teeröl verunreinigten Grundwasserleiter nachweisen. Das Forscherteam um Dr. Tillmann Lüders und Dr. Christian Griebler untersuchte die räumliche Verteilung von Grundwasser-Mikroorganismen in der Schadstofffahne unter einem ehemaligen Gaswerksgelände bei Düsseldorf. Mit hochauflösenden molekularbiologischen und hydrogeochemischen Methoden fanden sie in der Grenzzone der Schadstoffausbreitung eine auf den Abbau von Kohlenwasserstoffen spezialisierte Gemeinschaft von Mikroorganismen. Die Übergangszone, in der sich Teerölkomponenten und Sulfat mischen, beherbergt auch eine bislang unbekannte Toluol-abbauende Bakterienart, die anhand ihrer Gene für den Schadstoffabbau identifiziert werden konnte. Die durch Sulfatreduktion charakterisierte Übergangszone, so die Schlussfolgerung der Forscher, ist ein Hot Spot des mikrobiellen Schadstoffabbaus. Die Ergebnisse zeigen, dass die Verteilung von Mikroorganismengemeinschaften und die Abbauprozesse in kontaminierten Grundwasserleitern eng gekoppelt sind. Sie können daher als Anhaltspunkt für die Abschätzung des natürlichen Selbstreinigungsvermögens von Grundwasser, unserer wichtigsten Trinkwasserressource, dienen.

WEITERE HIGHLIGHTS

Organische Verunreinigungen im Grundwasser werden durch eine Vielzahl biotischer und abiotischer Prozesse beeinflusst. Die höchste Reinigungswirkung hat der Abbau durch spezialisierte Mikroorganismen-Gesellschaften.


Wir blicken nach vorne Mit unseren wissenschaftlichen Programmen verfolgen wir ein gemeinsames Ziel.

von links Saskia Björn (Institut für Biologische und Medizinische Bildgebung) / Stefan Brandmaier (Institut für BioinDie Aufnahme entstand vor der formatik und Systembiologie) / Christine Moll (Abteilung für Vergleichende Medizin) 1992 im Eingangsbereich des Helmholtz Zentrums München geschaffenen Plastik des Bildhauers Hermann Bigelmayr.


One 2013 – ein Zentrum, ein Ziel Unser Ziel ist es, bis 2013 die internationale Führungsrolle auf dem Gebiet Environmental Health zu übernehmen. Dafür haben wir uns in den vergangenen drei Jahren erfolgreich neu positioniert und unsere Priorität auf die Unter­ suchung der komplexen Wechselwirkungen zwischen Gesundheit und Umwelt gesetzt. Wir wollen Wissenslücken zum Wohle der Gesellschaft schließen und einen wesent­ lichen Beitrag leisten, um die Gesundheit und Lebensqua­ lität von Patienten zu verbessern.

Die drei POF-Programme Systemic Analysis of Multifactorial Diseases, Environmental Health und Terrestrial Environment bilden den Rahmen für unsere exzellente Forschung. Dabei gilt unsere besondere Aufmerksamkeit der Entwicklung maßgeschneiderter, individualisier­ter The­ra­ pien auf weltweit relevanten Indikationsgebieten: dies sind vor allem Stoffwechsel- und Atemwegserkrankungen sowie Erkrankungen des Nerven- und Immunsystems. Die Ursachen und Mechanismen der Volkskrankheit Diabetes wollen wir aufklären, indem wir die nationale Kompetenz am Standort München bündeln. Über diese geplante Föderation Deutscher Diabeteszentren hinaus werden wir – gemeinsam mit beiden Münchner Universitäten – unsere Kapazitäten um zwei neue Forschungsinstitute sowie zwei klinische Kooperationsgruppen erweitern. Auch in den anderen Kernbereichen unserer Forschung werden wir aus Wissen medizinischen Fortschritt entwickeln. Zu diesem Zweck bauen wir die translationale Forschung weiter aus. Wir verfügen über eine herausragende Grundlagenwissenschaft, deren Ideen wir fördern. Projekte mit Verwertungspotenzial werden gezielt entlang der Wertschöpfungskette zu neuen Therapie- und Diagnoseverfahren weiterentwickelt. Zur Entwicklung neuer Wirkstoffe benötigen wir Fähigkeiten in den Bereichen Chemie und Assay-Entwicklung am Zentrum. Aus diesem Grund haben wir gemeinsam mit der Technischen Universität München

eine Initiative für das Münchner Wirkstoffzentrum ins Leben gerufen. Das Zentrum für Wirkstoffforschung und Profilierung wird beide Einrichtungen dabei unterstützen, wirksame Moleküle zu entwickeln und zugleich als Plattform für Industriekooperationen mit Biotechnologieund Pharmaunternehmen fungieren. Für Medikamente sind auf dem Weg zur erfolgreichen Anwendung am Patienten klinische Studien der entscheidende Schritt: in den Proof of Concept-Studien muss sich die wissenschaftliche Idee bewähren. Klinische Kooperationsgruppen und Translationszentren mit kompetenten medizinischen Partnern ermöglichen den permanenten Austausch zwischen Klinik und Grundlagenforschung. Das Comprehensive Pneumology Center wird durch diese Form der Zusammenarbeit Fortschritte im Bereich der Atemwegserkrankungen erzielen und mit neuen Erkenntnissen dazu beitragen, die medizinische Versorgung entscheidend zu verbessern. International wettbewerbsfähige Forschung braucht exzellente Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Daher ist die Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses unser besonderes Anliegen. Das Graduate Student Program wird die Ausbildung und die Betreuung der rund 300 Doktorandinnen und Doktoranden verbessern und damit die Attraktivität unseres Forschungscampus erhöhen.


Kernprozesse

Forschen in Programmen

Wissens- und Technologietransfer

Qualifizierung des wissenschaftlichen Nachwuchses

Unterstützungsprozesse

Erfolgreiche Wissenschaft braucht sichere Strukturen Forscher sollen sich ganz auf ihre Arbeit konzentrieren. Die Administration schafft das Umfeld und die Rahmenbedingungen, um die wissenschaftlichen Ziele zu erreichen. Dafür nutzen wir Gemeinsamkeiten und Synergien, definieren Rollen und Aufgaben und setzen moderne und wettbewerbsfähige Instrumente ein. Mit der Optimierung unserer Geschäftsprozesse wollen wir den Kernprozess Wissenschaft fördern und unterstützen. Mit der begonnenen Neuorganisation unserer Gremien schaffen wir schlanke und transparente Entscheidungsstrukturen, bauen Bürokratie ab und setzen Entscheidungen schneller um. Im Rahmen der Personalentwicklung unterstützen wir Veränderungsprozesse und fördern ein attraktives Arbeitsumfeld. Gezieltes Business Development hilft uns, Erkenntnisse aus der Forschung schnell und effizient in die Anwendung zu überführen. Die Entwicklung eines Leitbildes schafft eine an gemeinsamen Werten ausgerichtete Unternehmenskultur und dient der Identifikation der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter.

ZIELE DES ZENTRUMS


Forschen in drei Schwerpunktprogrammen Das Helmholtz Zentrum München hat sich 2008 für die zweite Phase der Programmorientierten Förderung (POF II) der Helmholtz-Gemeinschaft in drei strategischen Programmen beworben. Dazu hat das Zentrum aus den sechs Programmen der ersten Phase (POF I) drei neue Schwerpunktprogramme entwickelt: Environmental Health und Systemic Analysis of Multifactorial Diseases, beide im Forschungsbereich Gesundheit, und Terrestrial Environment im Bereich Erde und Umwelt. Die Programme ergeben sich aus der neuen strategischen Ausrichtung des Zentrums auf das Thema Environmental Health. Die zweite Phase der Programmorientierten Förderung läuft über fünf Jahre, von Januar 2009 bis Dezember 2013. Der Schwerpunkt der Forschung in POF II liegt auf Krankheitsbildern: Im Programm Environmental Health sind das vor allem Lungenerkrankungen und Reaktionen des Immunsystems auf umweltbedingte Erkrankungen, beispielsweise Allergien und bestimmte Tumorarten. Bei Systemic Analysis of Multifactorial Diseases stehen Diabetes und neurodegenerative Erkrankungen im Mittelpunkt. Programmübergreifende Projekte in den Bereichen Allergie, Immunität und Aerosolforschung stellen Schnittstellen dar zwischen dem Programm Terrestrial Environment und dem Gesundheitsbereich, insbesondere dem Programm Environmental Health.

Die Programme

Systemic Analysis of Multifactorial Diseases Koordination: Helmholtz Zentrum München Programmsprecher: Martin Hrabé de Angelis Beteiligtes Zentrum: Helmholtz Zentrum München

Martin Hrabé de Angelis

Multifaktorielle Erkrankungen prägen maßgeblich die Erkrankungs- und Sterblichkeitszahlen einer Gesellschaft. Wichtige Beispiele multifaktorieller Erkrankungen sind neurodegenerative Erkrankungen wie Parkinson und Alzheimer, metabolische Störungen wie Diabetes, Bluthochdruck, oder Autoimmunerkrankungen wie rheumatische Arthritis. Sie entstehen aus dem komplexen Zusammenwirken eines individuellen Genotyps mit Umwelt- und Lebensstilfaktoren. »Wie genetische Faktoren zur Entstehung multifaktorieller Erkrankungen beitragen und unter welchen Voraussetzungen und Umweltbedingungen systemische Krankheiten entstehen, ist die nächste große Herausforderung für die Forschung. Unser Ziel ist es, die zu multifaktoriellen Erkrankungen führenden zentralen genetischen Faktoren und biomolekularen Prinzipien zu analysieren.«


Environmental Health Umweltbedingte Erkrankungen zählen zu den großen medizinischen und sozioökonomischen Herausforderungen für die westliche Welt. Zunehmende Lebenserwartung der Bevölkerung und globale Umweltveränderungen werden zu einer dramatischen Zunahme von Krankheiten führen, die wie Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen, Krebs, Allergien und Diabetes aus dem komplexen Zusammenspiel von Umweltfaktoren, Lebensstil und individueller genetischer Disposition entstehen. Forschung im Programm Environmental Health soll zu einem besseren Verständnis dieses Zusammenspiels beitragen, um bessere Präventions- und Früherkennungsstrategien für chronische Erkrankungen zu entwickeln und neue Therapiepfade zu beschreiten. Im Programm Environmental Health kooperieren die Helmholtz Zentren München und Leipzig.

Koordination: Helmholtz Zentrum München Programmsprecher: Martin Göttlicher Beteiligte Zentren (Anteil in %):

Helmholtz Zentrum München (90%)

Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung Leipzig (10%)

»Wir erforschen, wie Umweltfaktoren und genetische Disposition bei der Entstehung chronischer Erkrankungen zusammenspielen und entwickeln daraus individualisierte Strategien für Vorsorge, frühzeitige Diagnose und Therapie.«

Martin Göttlicher

Terrestrial Environment – Strategies for a Sustainable Response to Climate and Global Change Terrestrische Systeme sind der Ort, von dem menschliche Aktivitäten den globalen Wandel antreiben, und gleichzeitig der Lebensraum, in dem Menschen unmittelbar in ihren Lebens- und Wirtschaftsbedingungen betroffen sind. Terrestrische Systeme sind daher der entscheidende Ansatzpunkt für die Entwicklung und Umsetzung von Strategien für eine nachhaltige Entwicklung. Forschung im Helmholtz-Programm Terrestrische Umwelt soll die natürlichen Grundlagen für Leben und Gesundheit sichern und gleichzeitig Möglichkeiten für gesellschaftliche und wirtschaftliche Entwicklungen schaffen. Das Programm wird koordiniert durch das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung Leipzig (UFZ) und getragen durch die Helmholtz Zentren Leipzig, Jülich (FZJ) und München. »Im Programm Terrestrische Umwelt steht der Gedanke der Ökosystem-Services im Fokus. Vorrangig geht es um die Frage, wie die Komponenten Boden, Wasser und Pflanzen dem Menschen nutzbar gemacht werden können.«

POF PROGRAMME

Koordination: Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung Leipzig Programmsprecher: Bernd Hansjürgens, Leipzig Programmsprecher zentrumsintern: Jörg Durner, München Beteiligte Zentren (Anteil in %):

Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung Leipzig (55 %)

Forschungszentrum Jülich (23 %)

Helmholtz Zentrum München (22 %)

Jörg Durner


Die Fakten


Technologietransfer Das Helmholtz Zentrum München entwickelt ein breites Spektrum an neuen wettbewerbsfähigen Technologien. In Zusammenarbeit mit einem externen Verwertungspartner sollen die Ergebnisse unserer Forschungsarbeiten über Industriepartner möglichst rasch in konkrete Anwendungen einfließen. Im Jahr 2008 gingen aus knapp 40 Erfindungsideen 20 prioritätsbegründende Patentanmeldungen hervor. Das Patentportfolio wurde im Hinblick auf Verwertungsaussichten der Patentfamilien bereinigt und an die neue strategische Ausrichtung des Helmholtz Zentrums München angeglichen. Von 122 Patentfamilien befinden sich 58 in aktiver Verwertung, 25 sind für Lizenzierungen an geplante Ausgründungen vorgesehen. Die Gesamtzahl der abgeschlossenen Lizenzverträge beläuft sich auf insgesamt 79. Neben der Patentverwertung konnte auch die Verwertung nicht patentierten Know-hows weiter vorangetrieben werden; hier sind vor allem der Verkauf und die Lizenzierung von Antikörpern zu nennen. Insgesamt fielen im Jahr 2008 für 122 Patentfamilien Kosten in Höhe von rund 916.000 Euro an.

Unternehmensgründungen des Helmholtz Zentrums München Aus dem Helmholtz Zentrum München wurden in den vergangenen Jahren zehn Unternehmen ausgegründet, die insgesamt rund 350 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter beschäftigen. Anfang 2008 kam die Firma MedTherm GmbH hin­zu, die unter Federführung von Prof. Dr. Rolf Issels, dem Leiter der Klinischen Kooperationsgruppe Hyperthermie (zusammen mit der LudwigMaximilians-Universität), ausgegründet wur­de.

ACTIVAERO GmbH (www.activaero.de) 1998 als Inamed GmbH

Sirenade Pharmaceuticals AG (www.keyneurotek.de) 2005 von

gegründet – seit 2006 Bereich Geräteentwicklung als Activaero

der KeyNeurotek AG übernommen – Fokus neurodegenerative

GmbH – ein Kompetenzzentrum für Inhalationstechnologie und

Erkrankungen

Aerosolmedizin

MedTherm GmbH: Heat-shock for tumours 2008 gegründet –

Biomax Informatics AG (www.biomax.com) 1997 gegründet –

Hyperthermie als Behandlungsverfahren für Krebserkrankungen

entwickelt Bioinformatik-Software für die Life Science-Branche

Vaecgene GmbH (www.vaecgene.de) Medikamente zur Therapie

Genomatix Software GmbH (www.genomatix.de) 1997 gegrün-

von Tumorerkrankungen und Infektionskrankheiten

det – Programme zur Aufklärung von Mechanismen und Path­ Vivacs GmbH (www.emergentbiosolutions.com) 2005 mitsamt ways in biologischen Systemen

Rechten an Impfvektortechnologien von Emergent BioSolutions

Inamed Research GmbH & Co. KG (www.inamed.de) Studien zur

übernommen

Medikamenteninhalation

TRION Pharma GmbH & TRION Research (www.trionpharma.de)

Ingenium Pharmaceuticals GmbH (Probiodrug AG, www.probio- 1998 gegründet – trifunktionale Antikörper für die Immuntheradrug.de) erforscht Behandlungswege für entzündliche Erkrankungen – 2007 in Probiodrug AG integriert Isodetect GmbH (www.isodetect.de) 2005 gegründet – Isotopenanalysen im Umweltbereich

pie von Krebserkrankungen


Removab – Modell für gelungene Wertschöpfung

T-Zelle

Krebszelle

Trifunktionale Antikörper können zusätzlich die besonders potenten T-Killer-Zellen aktivieren.

Der erste therapeutische Antikörper made in Germany beruht auf im­ munologischen Forschungsarbeiten am heutigen Helmholtz Zentrum München. Produktionsverfahren und zugrunde liegendes Wirkprinzip des Antikörpers wurden hier Mitte der 90er Jahre entwickelt, patentiert und auslizensiert. Nach erfolgreichem Abschluss der klinischen Studien konnte das Medikament im Lauf der beiden letzten Jahre zur Marktreife geführt werden. Mittlerweile hat die Europäische Arzneimittelagentur EMEA dem trifunktionalen Antikörper Catumaxomab die Zulassung für die Behandlung von malignem Aszites erteilt. Das Medikament soll unter dem Namen Removab auf den Markt gebracht werden. Es ist die weltweit erste zugelassene Arznei zur Behandlung von malignem Aszites, einer Flüssigkeitsansammlung im Bauchraum, die durch Tumorerkrankungen ausgelöst wird. Der Antikörper ist aufgrund seiner Trifunktionalität in der Lage, gestreute Tumorzellen wirksam zu zerstören. Das Medikament wird von der Firma Fresenius Biotech GmbH vermarktet werden. Hersteller ist das Partnerunternehmen Trion Pharma GmbH, das 1998 als SpinOff des heutigen Helmholtz Zentrums München gegründet wurde und heute rund 150 Mitarbeiter beschäftigt. Damit ist das Helmholtz Zentrum München Wiege einer neuen Generation von immuntherapeutisch wirksamen Antikörpern, die gezielt gegen Krebszellen gerichtet werden können. Die Erfolgsgeschichte des Antikörpers ist gleichzeitig eine Bestätigung des am Helmholtz Zentrum

TECHNOLOGIETRANSFER

akzessorische Zelle

München entwickelten Technologietransfer- und Translationsmodells: Aus exzellenter Grundlagenforschung entstehen Ergebnisse mit hohem Anwendungspotenzial. In engem Kontakt von Labor und Klinik erfolgt die Weiterentwicklung und schließlich der Transfer in die klinische Prüfung. Ausgründungen und Kooperationen ermöglichen die Erschließung des Marktpotenzials und die Entwicklung zur Marktreife. Lizenzierung wie auch der abschließende Kommerzialisierungsprozess werden durch das Zentrum und ein Technologie-Partnerunternehmen kompetent begleitet. Über die Life Science-Stiftung wird das Zentrum an der Wertschöpfung bzw. den Lizenzeinnahmen aus den Forschungsergebnissen beteiligt. Die Einnahmen fließen wieder in die Förderung innovativer Forschungsprojekte zurück. Mit dieser Umsetzungsstrategie beteiligt sich das Helmholtz Zentrum München an der Wertschöpfung im biomedizinischen Bereich. Es trägt – entsprechend der Helmholtz-Mission – mit der Entwicklung neuer Therapien und innovativer Arzneien zur Lösung wichtiger gesellschaftlicher Fragen bei.


Personal Am Helmholtz Zentrum München waren 2008 insgesamt 1956 Mitarbeiter beschäftigt. 37% der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter wurden aus Drittmitteln finanziert. Mit gut der Hälfte der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter wurden befristete Arbeitsverträge abgeschlossen. Der größte Teil des Personals ist im wissenschaftlichen Bereich tätig. Neben dem technischen Personal sind 260 Doktoranden, 110 Postdocs und 403 Wissenschaftler vorwiegend in den Fachbereichen Biologie, Chemie/Biochemie, Physik und Medizin beschäftigt. Auch 2008 wurde ein breit gefächertes Spektrum an Ausbildungsplätzen angeboten: Insgesamt 61 Auszubildende erlernten die Berufe der Biologielaboranten, Tierpfleger, Bürokaufleute, Strahlenschutzingenieure, Fachinformatiker, Fachlageristen, Landwirtschaftsgehilfen, Industriemechaniker und Energieelektroniker. Der größte Teil der Auszubildenden wurde nach erfolgreichem Abschluss in ein Beschäftigungsverhältnis übernommen.

Chancengleichheit

Personalentwicklung und Weiterbildung

Der Frauenanteil am Helmholtz Zentrum München stieg im Zeitraum 2002 bis 2008 bei den Wissenschaftlern (inkl. Postdocs und Doktoranden) von 37% auf 47 %. Im Bereich der Nachwuchsförderung erhöhte sich die Anzahl der Doktorandinnen von 56% auf 60%. Bei den von Frauen besetzten Führungspositionen konnten wir sogar einen Zuwachs von 17% auf 28% verzeichnen. 2008 ist das Helmholtz Zentrum München dem Munich Dual Career Office der Technischen Universität München beigetreten. Das Dual Career Office unterstützt insbesondere Frauen dabei, Karriere, Mobilität und Familie in Einklang zu bringen.

Die Personalentwicklung bietet zielgruppenspezifische Maßnahmen an und fördert Karrierewege in Administration und Wissenschaft. 2008 wurden 65 interne Weiterbildungsveranstaltungen mit 721 Teilnehmenden durchgeführt. Gegenstand der Schulungen waren sowohl Themen aus den Bereichen Führung und Kommunikation als auch die Vermittlung wissenschaftlicher und methodischer Kenntnisse. 547 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter besuchten darüber hinaus externe Kurse, um sich spezielles Fachwissen anzueignen.


8% =3

13 %

Aufteilung des Personals nach Bereichen

=2

1. wissenschaftlicher Bereich 2. technischer Bereich inkl. Infrastruktur 3. Verwaltung 79 % =1

Ausbildungsberufe

Fachrichtungen der Wissenschaftler/innen

1. Biologielaborant/in 2. Industriemechaniker/in 3. Tierpfleger/in 4. Energieelektroniker/in 5. Bürokaufleute 6. Fachinformatiker/in 7. Fachlagerist/in 8. Landwirtschaftsgehilfe/in 9. Strahlenschutzingenieur/in

1. Biologie/Biotechnik/Agrarbiologie 2. Chemie/Biochemie 3. Physik/Biophysik 4. andere Fachrichtungen 5. Medizin 6. Mathematik 7. Ingenieurwesen 8. Informatik 9. Geologie/Geophysik/Geoökologie 10. Veterinärmedizin

2% =9

=7

3 % =8

=6

=6

7%

3%

=7

5%

2% =10

2 % =9 8 3% =

4% 5%

8%

=5

=5 15 % = 4

10 % =4

1=

=3

16 %

% 15

=3

2= 18%

PERSONAL

% 40 1=

=2

11 %

31 %


Finanzielle Entwicklung Das Finanzvolumen des Helmholtz Zentrums München belief sich 2008 auf 197,9 Mio. Euro mit einer institutionellen Förderung in Höhe von 96,5 Mio. Euro und Drittmitteln in Höhe von 101,4 Mio. Euro. Die Drittmittelzuschüsse zur Ergänzung der Programmorientierten Forschung lagen bei 32,8 Mio. Euro. Bei den übrigen Drittmitteln handelt es sich um Gelder aus Sonderaufgaben wie dem Betrieb der Schachtanlage Asse sowie der Auswertungsstelle für Strahlendosimeter.

Institutionelle Förderung 2008 davon

insgesamt 96,47 Mio. ¤

1. Personalaufwendungen 2. Sachaufwendungen 3. Zuweisungen und Zuschüsse an Dritte 4. laufende Investitionen 5. Baumaßnahmen und Beschaffungen > 2,5 Mio.

53,00 Mio. ¤ 22,96 Mio. ¤ 6,50 Mio. ¤ 12,80 Mio. ¤ 1,21 Mio. ¤

0,61% =5 16,36 % =4

=3

5,4 1%

23,8 % =2

78,00 Mio. ¤ 75,59 Mio. ¤ 10,70 Mio. ¤ 32,37 Mio. ¤ 1,21 Mio. ¤

1. Personalaufwendungen 2. Sachaufwendungen 3. Zuweisungen und Zuschüsse an Dritte 4. laufende Investitionen 5. Baumaßnahmen und Beschaffungen > 2,5 Mio.

1,3% =5 13,3% =4

6,7 %

insgesamt 197,87 Mio. ¤

Gesamtfinanzierung 2008 davon

=3

54,9 %

% ,42 39 1=

=1

38,2 % =2


Drittmittel nach Herkunft Forschungsaufgaben insgesamt 32,8 Mio. ¤ Stand: 25.05.09 12,8 Mio. ¤ 0,2 Mio. ¤ 4,1 Mio. ¤ 1,5 Mio. ¤ 4,1 Mio. ¤ 6,8 Mio. ¤ 0,0 Mio. ¤ 0,5 Mio. ¤ 2,9 Mio. ¤

1. Projektförderung Bund 2. Projektförderung Länder 3. DFG 4. Wirtschaft Inland 5. sonstige Inland 6. EU 7. sonstige Europäische Einrichtungen 8. Wirtschaft Ausland 9. sonstige Ausland

9% =2

=1

12,5 % =3

4,6 %

=4

=5

% 0,7 % 2= 39 1=

FINANZEN

60,5 Mio. ¤ 6,0 Mio. ¤

1. Schachtanlage Asse 2. Auswertungsstelle

% 91

8,7% =9

=8 % =6 1,4 7 % , 20 % 12,4

Drittmittel nach Herkunft Sonderaufgaben insgesamt 66,5 Mio. ¤ Stand: 25.05.09


Projektförderung Das Helmholtz Zentrum München stellt seine Wettbewerbsfähigkeit durch die erfolgreiche Beteiligung an den Ausschreibungen des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, des Europäischen Forschungsrahmenprogramms, der Deutschen Forschungsgemeinschaft, der Helm­ holtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren so­wie weiterer öffentlicher und privater Träger unter Beweis.

Insgesamt bestanden 2008 im Bereich der Projektförderung 410 Forschungsverträge. Mit 6,8 Mio. Euro Zuschuss und 73 laufenden Verträgen bildet die Förderung durch die Europäische Union den Schwerpunkt bei der Einwerbung internationaler Fördermittel. Sie steht mit fast 21 % Anteil am Finanzvolumen an zweiter Stelle der Einwerbung öffentlicher Fördermittel durch das Helmholtz Zentrum München, gleich nach der Projektförderung durch den Bund mit 39 % und gefolgt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit 12,5 %. Das Helmholtz Zentrum München hat sich bisher an über 170 Anträgen im 7. Rahmenprogramm (FP7) der Europäischen Kommission beteiligt, wovon 45 Projekte mit einem EU-Zuschuss von über 18 Mio. Euro für das Zentrum bewilligt wurden. So ist das Zentrum neben der AufbauKoordination einer europäischen Infrastruktureinrichtung zur Phänotypisierung und Archivierung von Säugetiermodell-Genomen mit 1,6 Mio. Euro Partner in der 2008 bewilligten FP7-Infrastruktur EMMAservice. Ziel ist es, Mausmodelle für menschliche Erkrankungen für die biomedizinische Forschung bereitzustellen. Den ERC Advanced Grant 2008 hat der Direktor des Instituts für Biologische und Medizinische Bildgebung und Professor für Biologische Bildgebung an der Technischen Univer­ sität München, Vasilis Ntziachristos, für seine geplanten Arbeiten zur multispektralen optoakustischen Tomographie erhalten.

Im Rahmen der Ausschreibungen im Impuls- und Vernetzungsfonds der Helmholtz-Gemeinschaft hat das Zentrum eine Helmholtz-HochschulNachwuchsgruppe eingeworben und Förderung für zwei Ausgründungsinitiativen erhalten. Über die Life Science-Stiftung warb das Zentrum in 2008 Projekte zur Chemischen Biologie mit einem Finanzvolumen von insgesamt 1,65 Mio. Euro ein. An den Forschungsprogrammen des Bundesministeriums für Bildung und Forschung ist das Helmholtz Zentrum München am Kompetenznetzwerk für Strahlenforschung beteiligt sowie an einer gemeinsamen Studie mit beiden Münchener Universitäten zur Untersuchung von Mehrfacherkrankungen bei über 65-Jährigen, die mit 2,6 Mio. Euro gefördert wird. Das Zentrum ist darüber hinaus Partner in den Kompetenznetzwerken Diabetes mellitus sowie Adipositas und erhält hierfür 1,6 Mio. Euro. Das Helmholtz Zentrum München ist ein wichtiger Partner der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Nachfolgeprogramme zum Nationalen Genomforschungsnetz (NGFN): Es ist zusammen mit weiteren Helmholtz Zentren mit über 28 % am Gesamtfördervolumen der NGFN-Plus-Ausschreibung beteiligt sowie an zwei NGFNTransfer-Projekten. 2008 wurden durch das Helmholtz Zentrum München in NGFN-Plus insgesamt 11,2 Mio. Euro Fördermittel eingeworben.


Eine wichtige Stärkung der Grundlagenforschung des Helmholtz Zentrums München sind die DFG-Förderprogramme, die 2008 eine Fördersumme von 4,1 Mio. Euro umfassten. Das Zentrum beteiligt sich an koordinierten Programmen zur Bildung von Exzellenz-Clustern mit deutschen Universitäten sowie an Sonderforschungsbereichen und Transregios. DFG-Beteiligungen des Helmholtz Zentrums München in 2008 Förderprogramm Projekte Einzelförderung Emmy-Noether EURYI-Award Leibniz-Preis Forschergruppen 9 Schwerpunktprogramme 6 Sonderforschungsbereiche und 3 Transregios

Internationale Kooperationen

FINANZEN

36 2 1 1 7 11 31

Im Rahmen der German Mouse Clinic bestehen zahlreiche nationale und internationale Kooperationsverträge, beispielsweise mit der University of Oxford, den Jackson Laboratories, der University of Utah, der Massachusetts General Hospital Corporation, der Kuamoto University, der University Uppsala und der University of Helsinki. Auf anderen Forschungsgebieten existieren Kooperationsverträge mit der International Atomic Energy Agency (IAEA), der International Commission on Radiological Protection (ICRP), der US Environmental Protection Agency (EPA), den National Institutes of Health (NIH), der Health Protection Agency sowie dem RIKEN Center for Developmental Biology in Japan und dem NACIS (Central Iron & Steel Research Institute). Das Helmholtz Zentrum München war 2008 in rund 1400 internationale Kooperationen mit Universitäten, außeruniversitären Forschungseinrichtungen und Industriepartnern in 59 Ländern der Erde eingebunden. Sie resultieren aus Förder- und Kooperationsverträgen, bilateralem Austausch zwischen den Wissenschaftlern auf Basis von Gastaufenthalten, gemeinsamen Arbeiten und Publikationen. Die USA zusammen mit Kanada stehen an erster Stelle der Rangliste bei den internationalen Kooperationen. Schwerpunkte der Zusammenarbeit innerhalb Europas bilden Großbritannien, Frankreich, Italien, Österreich, die Schweiz, Belgien und die Niederlande. Außerhalb Europas und Nordamerikas bestehen in erster Linie Kooperationen mit Japan, Russland, China.


Das Zentrum und seine Gremien Das Helmholtz Zentrum München – Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt ist eine Forschungseinrichtung des Bundes und des Freistaats Bayern. Es gehört der HelmholtzGemeinschaft Deutscher Forschungszentren an, der größten Forschungsorganisation Deutschlands mit 28.000 Beschäftigten und einem Jahresbudget von 2,8 Milliarden Euro. Das Zentrum besteht seit 1960, seit 1964 in der Rechtsform einer GmbH. Gesellschafter des Helmholtz Zentrums München sind die Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch den Bundesminister für Bildung und Forschung, sowie der Freistaat Bayern, vertreten durch den Bayerischen Staatsminister der Finanzen. Gesellschafterversammlung, Aufsichtsrat, Geschäftsführung und Wissenschaftlich-Technischer Rat sind die Organe der Gesellschaft. Durch die Entsendung von Mitgliedern in den Aufsichtsrat sind auch die wissenschaftlichen und technischen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter an grundsätzlichen Entscheidungen des Zentrums beteiligt. In wissenschaftlichen Fragen wird das Helmholtz Zentrum München zusätzlich durch einen mit externen Mitgliedern besetzten Beirat beraten.

MinDir Dr. Peter Lange

Dr. Arnd Kieser

– Vorsitzender –

Abteilung Genvektoren, Helmholtz Zentrum München

Abteilungsleiter Gesundheit, Biowissenschaften und Nach-

Prof. Dr. Peter Schröder

haltigkeit, Bundesministerium für Bildung und Forschung

Abteilung Mikroben-Pflanzen-Interaktionen,

MinDirig Dr. Adalbert Weiß

Helmholtz Zentrum München

– stellvertretender Vorsitzender –

Prof. Ruth Brack-Werner

Bayerisches Staatsministerium für Wissenschaft,

Institut für Virologie, Helmholtz Zentrum München

Aufsichtsrat

Forschung und Kunst

RD Ulrich Schäffler

Überwacht die Rechtmäßigkeit, Zweckmäßigkeit und Wirtschaft-

MinR Klaus Herzog

Bundesministerium für Bildung und Forschung

lichkeit der Geschäftsführung. Er entscheidet über allgemeine

Bayerisches Staatsministerium der Finanzen

Dr. Martin Schölkopf

Forschungsziele sowie die grundlegenden forschungspolitischen

MinDirig Dr. Karl Eugen Huthmacher

Bundesministerium für Gesundheit, Referatsleiter Grundsatz-

und finanziellen Angelegenheiten und beschließt Grundsätze der

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und

fragen der Gesundheitspolitik/Gesamtwirtschaftliche Aspekte

Erfolgskontrolle.

Reaktorsicherheit

des Gesundheitswesens

Mitglieder des Aufsichtsrats


Prof. Dr. Thomas Bieber

Prof. Dr. Martin H. Gerzabek

Klinik und Poliklinik für Dermatologie,

Department Wald- und Bodenwissenschaften, Institut

Universitätsklinikum Bonn

für Bodenforschung, Universität für Bodenkultur Wien

Prof. Dr. Maria Blettner

Prof. Dr. Wolfgang-Ulrich Müller

– stellvertretende Vorsitzende –

Institut für Medizinische Strahlenbiologie,

Institut für Medizinische Biometrie, Epidemiologie

Universitätsklinikum Essen

Wissenschaftlicher Beirat

und Informatik, Universität Mainz

Prof. Dr. Dierk Scheel

Beratungsorgan für Aufsichtsrat und Geschäftsführung, das die

Prof. Dr. Bernd Dörken

Abteilung Stress- und Entwicklungsbiologie,

Arbeit des Helmholtz Zentrums München bewertet. Das Gremi-

Medizinische Klinik mit Schwerpunkt Onkologie,

Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie

um wurde 1984 eingesetzt, mit dem Ziel einer intensiven Dis-

Hämatologie, Tumorimmunologie, Charité Universitätsmedizin

Prof. Dr. Sylvia Schnell

kussion der wissenschaftlichen Programme und einer effizien-

Campus Berlin-Buch

Institut für Angewandte Mikrobiologie, Universität Gießen

ten Ergebnisbewertung.

Dr. Joachim Altschuh Prof. Dr. Michael Atkinson (Stell. Vorsitzender) Dr. Laure Bally-Cuif Prof. Dr. Jörg Durner Prof. Dr. Oliver Eickelberg Dr. Bernhard Frankenberger Prof. Dr. Martin Göttlicher Prof. Dr. Magdalena Götz Prof. Dr. Wolfgang Hammerschmidt Prof. Dr. Anton Hartmann Prof. Dr. Heinz Höfler Prof. Dr. Martin Hrabé de Angelis Dr. Andrea Huber Brösamle Dr. Christian Kaiser Dr. Arnd Kieser Prof. Dr. Rupert Lasser Prof. Dr. Rainer Meckenstock (Vorsitzender) Prof. Dr. Thomas Meitinger Prof. Dr. Hans-Werner Mewes Dr. Gabriele Möller

Prof. Dr. Jean-Charles Munch Prof. Dr. Vasilis Ntziachristos Prof. Dr. Herwig G. Paretzke Prof. Dr. Ulrike Protzer Dr. Uta von Rad Dr. Peter Reitmeir Prof. Dr. Michael Sattler Prof. Dr. Dolores Schendel Prof Dr. Jörg Schmidt Dr. Philippe Schmitt-Kopplin Dr. Felix Schöfer Prof. Dr. Peter Schröder Dr. Sigurd Schulte-Hostede Andreas Stampfl Dr. Tobias Stöger Dr. Marius Ueffing Prof. Dr. Dr. H.-Erich Wichmann Dr. Jana Barbro Winkler Prof. Dr. Wolfgang Wurst Prof. Dr. Horst Zitzelsberger

Prof. Dr. Günther Wess

Dr. Nikolaus Blum

Wissenschaftlich-Technischer Geschäftsführer

Kaufmännischer Geschäftsführer

Mitglieder des Wissenschaftlichen Beirats

Mitglieder des Wissenschaftlich-Technischen Rates (Stand: 31.12.2008)

Wissenschaftlich-Technischer Rat Berät die Organe des Zentrums in allen wissenschaftlichen und wichtigen technischen Fragen. Ihm gehören die Leiter der Institute und Abteilungen sowie gewählte Vertreter der wissenschaftlichen und technischen Mitarbeiter an.

Mitglieder der Geschäftsführung

Geschäftsführer Gesetzliche Vertreter der Gesellschaft. Sie führen die Geschäfte nach Maßgabe des Gesellschaftsvertrags, der Beschlüsse der Ge­ sellschafterversammlung und des Aufsichtsrates.

ZENTRUM & GREMIEN


Die wissenschaftlichen Institute und Abteilungen

Impressum

und gemeinsame Berufungen mit der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und der Technischen Universität München (TUM)

Institut für Epidemiologie (EPI) Direktor: Prof. Dr. Dr. H.-Erich Wich-

de Institut für Humangenetik (IHG) Direktor: Prof. Dr. Thomas

mann (LMU: Lehrstuhl für Epidemiologie)

Meitinger (TUM: Lehrstuhl für Humangenetik)

Herausgeber

Helmholtz Zentrum München

meitinger@

Deutsches Forschungszentrum für

holtz-muenchen.de Institut für Gesundheitsökonomie und Ma-

helmholtz-muenchen.de Abteilung Proteinanalytik (PROT) Leiter:

Gesundheit und Umwelt GmbH

nagement im Gesundheitswesen (IGM) Direktor: Prof. Dr. Reiner

Dr. Marius Ueffing

marius.ueffing@helmholtz-muenchen.de

Ingolstädter Landstraße 1

Leidl (LMU: Lehrstuhl für Gesundheitsökonomie und Management

Institut für Biologische und Medizinische Bildgebung (IBMI) Di-

D – 85764 Neuherberg

im Gesundheitswesen)

rektor: Prof. Dr. Vasilis Ntziachristos (TUM: Lehrstuhl für Biolo­

Telefon: +49 (0)89 3187– 0

Institut für Lungenbiologie (iLBD) Direktor: Prof. Dr. Oliver Eickel-

gische Bildgebung)

v.ntziachristos@helmholtz-muenchen.de

Telefax: +49 (0)89 3187–3324

berg (LMU: Lehrstuhl für Experimentelle Pneumologie)

Institut für Stammzellforschung (ISF) Direktor: Prof. Dr. Magdale-

www.helmholtz-muenchen.de

wichmann@helm-

reiner.leidl@helmholtz-muenchen.de

oliver.

eickelberg@helmholtz-muenchen.de Institut für Molekulare Strah­

na Götz (LMU: Lehrstuhl für Physiologische Genomik)

Redaktion

Abteilung Kommunikation

lenbiologie (IMS) Direktor (kommissarisch): PD Dr. Horst Zitzels-

lena.goetz@helmholtz-muenchen.de Institut für Strukturbiolo-

Sven Winkler, Cordula Klemm,

berger

gie (STB) Direktor: Prof. Dr. Michael Sattler (TUM: Lehrstuhl für

Dr. Brigitte Keller,

thologie (PATH) Direktor: Prof. Dr. Heinz Höfler (TUM: Lehrstuhl

Biomolekulare NMR Spektroskopie)

sattler@helmholtz-muen-

Michael van den Heuvel

für Allgemeine Pathologie und Pathologische Anatomie)

zitzelsberger@helmholtz-muenchen.de Institut für Pa­

magda-

chen.de Abteilung Vergleichende Medizin (AVM) Leiter: Prof. Dr.

presse@helmholtz-muenchen.de

ler@helmholtz-muenchen.de Institut für Strahlenbiologie (ISB)

Jörg Schmidt

Lektorat

Anne Gampert, Berlin

Direktor: Prof. Dr. Michael Atkinson (TUM: Lehrstuhl für Strahlen-

für Klinische Molekularbiologie und Tumorgenetik (KMOLBI) Di-

Konzept, Layout & Grafik Novamondo Design, Berlin,

biologie)

rektor (kommissarisch): Prof. Dr. Wolfgang Hammerschmidt

www.novamondo.de

hoef-

atkinson@helmholtz-muenchen.de Institut für Strah-

joerg.schmidt@helmholtz-muenchen.de Institut

hammerschmidt@helmholtz-muenchen.de Institut für Moleku­

Druck

Das Druckteam Berlin,

cob@helmholtz-muenchen.de Institut für Toxikologie (TOXI) Di-

lare Immunologie (IMI) Direktor: Prof. Dr. Dolores Schendel

www.druckteam-berlin.de

rektor: Prof. Dr. Martin Göttlicher (TUM: Lehrstuhl für Toxikolo­­gie

schendel@helmholtz-muenchen.de Institut für Virologie (VIRO)

Novak Siebdruck, Berlin,

und Umwelthygiene)

Direktor: Prof. Dr. Ulrike Protzer (TUM: Lehrstuhl für Virologie)

www.novak-siebdruck.de

lenschutz (ISS) Direktor (kommissarisch): Dr. Peter Jacob

ja-

martin.goettlicher@helmholtz-muen-

Fotos

Martin Nink Fotografie, München,

hammer-

www.ninkphoto.com, sowie

@helmholtz-muenchen.de Institut für Bioinformatik und System-

schmidt@helmholtz-muenchen.de Institut für Biochemische

Ulla Baumgart, Michael Haggenmüller,

biologie (IBIS) Direktor: Prof. Dr. Werner Mewes (TUM: Lehrstuhl

Pflanzenpathologie (BIOP) Direktor: Prof. Dr. Jörg Durner

dur-

Frank Hisam, Jan Roeder, Michael

van den Heuvel, Novamondo Design

chen.de Institut für Toxikologie/Abteilung Zelluläre Signalintegration (AZS) Leiter: Dr. Daniel Krappmann

für Genomorientierte Bioinformatik)

daniel.krappmann

protzer@helmholtz-muenchen.de Abteilung Genvektoren (AGV) Leiter: Prof. Dr. Wolfgang Hammerschmidt

w.mewes@helmholtz-

ner@helmholtz-muenchen.de Institut für Bodenökologie (IBÖ)

muenchen.de Institut für Biomathematik und Biometrie (IBB)

Direktor: Prof. Dr. Jean Charles Munch (TUM: Lehrstuhl für Boden-

Direktor: Prof. Dr. Rupert Lasser (TUM: Lehrstuhl für Biomathema-

ökologie)

tik)

ökologie/Abteilung Experimentelle Umweltsimulation (EUS) Lei-

lasser@helmholtz-muenchen.de Institut für Biomathema-

munch@helmholtz-muenchen.de Institut für Boden-

tik und Bio­metrie/Abteilung Scientific Computing Leiter: Dr. Wolf-

ter: Dr. Harald Seidlitz

gang Graf zu Castell-Rüdenhausen

de Institut für Bodenökologie/Abteilung Terrestrische Ökoge­netik

castell@helmholtz-muen-

harald.seidlitz@helmholtz-muenchen.

chen.de Institut für Entwicklungsgenetik (IDG) Direktor: Prof. Dr.

(TEG) Leiter: Dr. Michael Schloter

Wolfgang Wurst (TUM: Lehrstuhl für Entwicklungsgenetik)

chen.de Institut für Grundwasserökologie (IGOE) Direktor: Prof.

schloter@helmholtz-muen-

wurst@helmholtz-muenchen.de Abteilung für Zebrafisch-Neu-

Dr. Rainer Meckenstock (TUM: Lehrstuhl für Grundwasserökolo-

rogenetik (ZEN) Leiter: Dr. Laure Bally-Cuif

gie)

ISSN 0941-3847

Die hier veröffentlichten Beiträge dürfen auszugsweise ohne

rainer.meckenstock@helmholtz-muenchen.de Abteilung

jede weitere Genehmigung wiedergegeben werden. Vorausset-

muenchen.de Institut für Experimentelle Genetik (IEG) Direktor:

Mikroben-Pflanzen-Interaktionen (AMP) Direktor: Prof. Dr. Anton

zung ist, dass bei der Veröffentlichung das Helmholtz Zentrum

Prof. Dr. Martin Hrabé de Angelis (TUM: Lehrstuhl für Experimen-

Hartmann

anton.hartmann@helmholtz-muenchen.de Insti­tut

München – Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und

für Ökologische Chemie (IÖC) Direktor (kommissarisch): Dr. Sigurd

Umwelt genannt wird. Alle übrigen Rechte bleiben vorbehalten.

telle Genetik)

bally@helmholtz-

hrabe@helmholtz-muenchen.de Institut für

Experimentelle Genetik/Abteilung Genomanalysezentrum (GAC) Leiter: Prof. Dr. Jerzy Adamski

adamski@helmholtz-muenchen.

Schulte-Hostede Stand: Mai 2009

schuho@helmholtz-muenchen.de © Helmholtz Zentrum München 2009


Die Helmholtz-Gemeinschaft Die Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren ist die größte Wissenschaftsorganisation Deutschlands. In ihr haben sich 16 naturwissenschaftlich-technische und biologisch-medizinische Forschungszentren zusammengeschlossen, um substanzielle Beiträge zu grundlegenden wissenschaftlichen Fragestellungen zu liefern und mit den besten Köpfen international anerkannte Spitzenpositionen in allen Forschungsbereichen einzunehmen. komplexe Fragestellungen aus Wissenschaft, Gesellschaft und Wirtschaft mit ganzheitlichen Ansätzen zu bearbeiten und Systemlösungen bereitzustellen. Lösungswege von den Grundlagen bis zur Anwendung aufzuzeigen und umzusetzen. Methoden, Technologien und Dienstleistungen zu entwickeln sowie Politik und Gesellschaft zu beraten. zur Leistungsfähigkeit und Attrak­ tivität des gesamten Wissenschaftssystems in Deutschland maßgeblich beizutragen.


Helmholtz Zentrum München Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt GmbH Ingolstädter Landstraße 1 D – 85764 Neuherberg Tel: +49(0)89 3187– 0 Fax: +49(0)89 3187–3324 www.helmholtz-muenchen.de


Jahresbericht 2008