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Uwe Ohler und Gaetano Gargiulo vom Max Delbrück Center haben beide einen der begehrten ERC Advanced Grants erhalten. Mit einem Budget von je 2,5 Millionen Euro können sie nun in den kommenden fünf Jahren Fragen zur Steuerung der Proteinsynthese und zu den Schwachstellen kindlicher Hirntumore nachgehen.
Die Advanced Grants des European Research Councils (ERC) zählen zu den wichtigsten Forschungsförderungen in Europa. Gleich zwei Wissenschaftler des Max Delbrück Center in Berlin haben die begehrte Auszeichnung in diesem Jahr erhalten: Professor Uwe Ohler, Leiter der Arbeitsgruppe „Bioinformatik der Genregulation“, und Dr. Gaetano Gargiulo, Leiter der Arbeitsgruppe „Molekulare Onkologie“.
Mit dem Preis unterstützt der ERC ambitionierte Projekte herausragender Wissenschaftler*innen, die bereits wichtige Erfolge auf ihrem Gebiet erzielt haben. Fünf Jahre lang erhalten sie insgesamt bis zu 2,5 Millionen Euro, um ihre vielversprechenden Ideen verfolgen zu können. Insgesamt hatten sich dieses Mal 3.329 Forschende aus ganz Europa beworben, 319 waren erfolgreich.
RNA gezielt entwerfen
Ohler hat den Grant für sein Projekt TRANS-DECODE erhalten. Gemeinsam mit seinem Team möchte er herausfinden, wie unsere Zellen die Translation steuern – den Vorgang, bei dem die Zellen anhand der Boten-RNA, den Abschriften unseres Erbguts, die benötigten Proteine herstellen. „Viele genetisch bedingte Krankheiten entstehen nicht, weil ein Gen verändert ist, das für ein Protein kodiert, sondern weil es zu Fehlern bei der Translation kommt“, erläutert Ohler. „Wir wollen diesen fein abgestimmten Prozess, bei dem regulatorische Abschnitte auf der Boten-RNA eine wichtige Rolle spielen, besser verstehen und molekulare Werkzeuge entwickeln, um bei Krankheiten gezielt in ihn einzugreifen.“
Um die Steuerungsmechanismen der Translation zu entschlüsseln, kombiniert der Bioinformatiker maschinelles Lernen, eine Form der KI, mit modernen molekularbiologischen Methoden. Mit ihnen können Ohler und seine Kolleg*innen zum Beispiel die Aktivität Tausender regulatorischer RNA-Abschnitte gleichzeitig messen, diese Steuerungselemente gezielt verändern und Momentaufnahmen aller in einer Zelle produzierten Proteine erstellen.
Welche Steuerungselemente sich in der Boten-RNA verstecken und welche Folgen ihre Manipulation für die Translation hat, analysiert das Team mithilfe erklärbarer KI (explainable AI, kurz XAI). „Mit XAI stellen wir sicher, dass die Vorhersagen der Modelle für uns transparent und nachvollziehbar bleiben“, erklärt Ohler. Für ihre Experimente nutzen die Forschenden sowohl menschliche Zellen als auch Zebrafische, die ihnen als Wirbeltiermodell dienen.
„Mit TRANS-DECODE möchten wir nicht nur die molekulare Logik der Translation Schritt für Schritt entschlüsseln. Wir wollen auch neue Wege finden, um Fehler in den regulatorischen RNA-Abschnitten bei menschlichen Erkrankungen zu korrigieren“, sagt Ohler. „Unser langfristiges Ziel ist das gezielte Design von RNA, sowohl für die Therapie als auch für synthetisch-biologische Zwecke, etwa in der Impfstoffentwicklung.“
Avatare von Hirntumoren
Gargiulo wird mit dem Advanced Grant sein Projekt MOIRA verfolgen, das darauf abzielt, besonders realitätsnahe Modelle kindlicher Hirntumore zu erstellen. Anhand solcher Tumor-Avatare möchten er und sein Team verstehen, wie sich diese Krebsformen entwickeln und mit welchen Strategien sie behandelbar sind. Dazu wollen die Forschenden die Verwandlung von einer gesunden heranreifenden Hirnzelle zu einer Tumorzelle in einem Hirnorganoid, einer Art Miniaturorgan, detailliert nachbilden.
Für Gargiulo ist es bereits die vierte ERC-Auszeichnung. Im Jahr 2016 erhielt der Forscher einen Starting Grant, mit dem er begann, Modelle von Hirntumoren zu erschaffen. Mit zwei „Proof of Concept“-Grants 2022 und 2024 entwickelte er gemeinsam mit seinem Team eine neue Technologie, das synthetische genetische Tracing. Die Methode nutzt künstliche DNA-Moleküle, Reportergene genannt, um bestimmte Aktivitäten einzelner Zellen innerhalb von Geweben sichtbar zu machen.
Für MOIRA werden beide Forschungsfelder nun zusammengeführt: Gargiulo und seine Kolleg*innen wollen Reportergene entwickeln, die sich einschalten, sobald eine Zelle ein tumorähnliches Programm aktiviert. „In menschlichen Hirnorganoiden werden sie uns helfen, herauszufinden, welche Zellen Merkmale von Hirntumoren aufweisen, welchem Hirntumortyp sie ähneln und wann die Veränderungen auftreten“, erklärt Gargiulo. Sein Team plant, die Zellen aufzureinigen und mit ihnen Modelle zu entwickeln, die Schritt für Schritt einem echten Tumor immer ähnlicher werden. Das Projekt vereint synthetische Biologie mit Organoidforschung und KI-gestützter Validierung.
„Mit MOIRA wollen wir genau rekonstruieren, wie kindliche Hirntumore entstehen“, erklärt Gargiulo. „Wenn es uns gelingt, originalgetreue Avatare von ihnen zu erstellen, können wir wirklich behaupten, dass wir dem Verständnis für diese Krebsarten einen großen Schritt näher gekommen sind. Zudem werden wir mit unseren Modellen systematisch nach Schwachstellen der Tumore suchen können, um neue therapeutische Ansatzpunkte und Wirkstoffe zu identifizieren.“
Max Delbrück Center
Das Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft legt mit seinen Entdeckungen von heute den Grundstein für die Medizin von morgen. An den Standorten in Berlin-Buch, Berlin-Mitte, Heidelberg und Mannheim arbeiten unsere Forschenden interdisziplinär zusammen, um die Komplexität unterschiedlicher Krankheiten auf Systemebene zu entschlüsseln – von Molekülen und Zellen über Organe bis hin zum gesamten Organismus. In wissenschaftlichen, klinischen und industriellen Partnerschaften sowie in globalen Netzwerken arbeiten wir gemeinsam daran, biologische Erkenntnisse in praxisnahe Anwendungen zu überführen – mit dem Ziel, Frühindikatoren für Krankheiten zu identifizieren, personalisierte Behandlungen zu entwickeln und letztlich Krankheiten vorzubeugen. Das Max Delbrück Center wurde 1992 gegründet und vereint heute eine vielfältige Belegschaft mit rund 1.800 Menschen aus mehr als 70 Ländern. Wir werden zu 90 Prozent durch den Bund und zu 10 Prozent durch das Land Berlin finanziert.
Prof. Dr. Uwe Ohler
Gruppenleiter „Bioinformatik der Genregulation“
Max Delbrück Center
uwe.ohler@mdc-berlin.de
Dr. Gaetano Gargiulo
Gruppenleiter „Molekulare Onkologie“
Max Delbrück Center
gaetano.gargiulo@mdc-berlin.de
https://www.mdc-berlin.de/de/ohler - AG Ohler
https://www.mdc-berlin.de/de/gargiulo - AG Gargiulo
https://www.mdc-berlin.de/system/files/2022-06/%C2%A9 Felix Petermann%2C MDC_portrait_ohler%2C uwe-IMG_9715.jpg - Foto Uwe Ohler
https://www.mdc-berlin.de/system/files/migrated_files/wordpress/Gargiulo-Gaetano... - Foto Gaetano Gargiulo
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Biologie, Medizin
überregional
Wettbewerbe / Auszeichnungen
Deutsch
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