Alles nur noch Corona?

Carsten, du arbeitest am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) im Bereich der Chemischen Biologie. Was können sich Lai*innen unter diesem Fachbereich vorstellen und was erforscht du in deinem Dissertationsprojekt?

In der chemischen Biologie beschäftigen wir uns im Allgemeinen mit der chemischen Synthese oder Analyse von neuen Wirkstoffen sowie mit deren Effekten auf biologische Systeme wie Viren, Bakterien oder Zellen, aber auch auf Modellorganismen wie z. B. Mäuse. Wir betreiben chemische Biologie mit dem Schwerpunkt auf Infektionskrankheiten. Dabei suchen wir innovative synthetische Ansätze, um der Antibiotikakrise mit neuartigen Wirkstoffen beizukommen, erforschen deren Wirkweise oder etwa Resistenzmechanismen von Pathogenen als Reaktion auf die antibiotische Therapie. Mein Promotionsprojekt ist Teil einer transnationalen Initiative im Rahmen der Joint Programming Initiative on Antimicrobial Resistance (JPIAMR) zwischen Deutschland (HZI), Frankreich (CNRS) und Israel (TAU) mit dem Titel „Siderophore conjugates against Gram-negatives (SCAN)“. Zusätzlich wurde ich mit dem Kekulé-Stipendium des Verbands der Chemischen Industrie (VCI) für zwei Jahre gefördert. Wie gemeinhin bekannt, stellen antibiotikaresistente gram-negative Bakterien ein zunehmendes Risiko für die Gesundheit dar. Sie sind unter anderem für den Großteil der Krankenhausinfektionen (sogenannte nosokomiale Infektionen) verantwortlich. Daher ist die Forschung zur Entstehung der Resistenzen und zu ihrer Überwindung von größter Wichtigkeit. Zusammen entwickeln wir ein minimalinvasives Verfahren, mit dem bakterielle Erreger im Körperinnern genauer bestimmt und damit gezielter bekämpft werden können. Bakterien müssen, um in einem Wirtskörper überleben und wachsen zu können, bestimmte Mikronährstoffe aufnehmen, zu welchen auch Eisen-(II) gehört. Eisen ist vermutlich einer der wichtigsten Mikronährstoffe, da es zentrale Rollen in der Atmungskette, in enzymatischen Reaktionen sowie in der Genregulation der Keime spielt. Für die Aufnahme setzen die Bakterien selbst synthetisierte Eisenfänger frei, sogenannte Siderophore, welche das Eisen festhalten und von den Bakterien über Transportermoleküle wiederaufgenommen werden. Wir entwickeln synthetische Analoga, die – wie ein trojanisches Pferd – mit Antibiotika oder Fluorophoren beladen werden. Das Bakterium merkt die Aufnahme erst, wenn es den Wirkstoff bereits in die Zelle transportiert hat. So können wir Wirkstoffe effektiver machen, da diese aktiv in das Bakterium aufgenommen werden. Radioaktiv oder fluoreszenzmarkierte Analoga helfen sowohl bei der Diagnostik der Infektion als auch bei der Darstellung des Therapieverlaufes (s. Abbildung am Ende des Interviews).

Du und deine Kolleg*innen forscht zu Infektionen. Inwiefern hat COVID-19 deine tägliche Arbeit verändert?

Sicherlich hat COVID-19 die Infektionsforschung gerade rechtzeitig zurück in den gesellschaftlichen Fokus geholt, wo sie meiner Meinung nach auch hingehört. Lange lag vor allem die industrielle Forschung an neuen Antibiotika brach, da sie sich – im Gegensatz zu chronischen Krankheiten mit einer jahrelangen Therapie – nur wenig lukrativ gestaltete. Dies in einer Zeit, in der immer mehr Infektionen nicht mehr behandelbar sind und immer öfter auf suboptimale Reserveantibiotika mit starken Nebenwirkungen zurückgegriffen werden muss. Nun hat die gesellschaftliche Akzeptanz der Antibiotikaforschung, verbunden mit der Forderung nach neuen Therapieansätzen, zu einem erneuten Aufschwung der Infektionsforschung geführt. So hat sich der Fokus der Förderprogramme zwar in jüngster Vergangenheit sehr in Richtung Coronavirus verschoben, dennoch profitieren alle Bereiche von dieser Entwicklung. Zusätzlich ist auch allen Kolleg*innen und mir selbst bewusster, welchen wichtigen Beitrag wir alle leisten. Daneben achten wir natürlich mit aller gebotenen Vorsicht auf die AHA-L-C-Regeln. Dies verkompliziert die stressige Laborarbeit etwas, aber durch unsere Verpflichtung zum Eindämmen jeglicher Gefahrstoffe und Keime lässt sich das recht gut in den Alltag integrieren. Kittel, Schutzbrille und Handschuhe haben wir schon davor getragen, eine Maske macht gefühlt nur einen minimalen Unterschied. Natürlich haben wir auch viel auf Onlineseminare und -besprechungen umgestellt, dadurch sind persönliche Projektbesprechungen weniger spontan geworden. Auch das Netzwerken unter Kolleg*innen auf Konferenzen entfällt leider dieses Jahr ganz oder verlagert sich ins Internet. Inzwischen sind wir dennoch erstaunlich gut an die neue Realität angepasst und haben gerade ein Retreat mit 200 Doktorand*innen an drei Standorten online durchgeführt.

Das HZI betreibt vielfältige Forschung rund um das aktuelle Coronavirus. Welche Problemstellungen werden denn im Einzelnen bearbeitet?

Unsere Coronaforschung am HZI gliedert sich grob in drei Bereiche: 1. Grundlagenforschung mit epidemiologischem Schwerpunkt auf Aus- und Bewertung der Pandemie, zum Beispiel mittels Antikörperstudien und digitalen Kontaktmanagementtools wie der App SORMAS, welche schon im Zuge der Ebola-Epidemie in Afrika 2014–2016 entwickelt worden ist. Hierbei werden wertvolle Echtzeitdaten effizienter in einheitlicher Form zur Ausbreitung des Virus gesammelt, welche die Wirksamkeit von Eindämmungsmaßnahmen erhöhen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt in der allgemeinen Entwicklung von digitalen Tools zum Infektionsmanagement. 2. Entwicklung von Diagnostika und Impfstoffen zur Detektion von und zum Schutz vor SARS-CoV-2. 3. Screening nach neuen Wirkstoffen, welche die Ausbreitung des Virus in Patient*innen verhindern. Dabei werden mehrere tausend chemische Verbindungen in mit SARS-CoV-2 infizierten Lungenepithelzellen in Laboren der Biologischen Sicherheitsstufe 3 auf ihre Wirksamkeit getestet. Eine ausführliche Beschreibung der einzelnen Projekte mit den verantwortlichen Arbeitsgruppenleiter*innen findet sich hier.

Viele Menschen in Deutschland arbeiten aktuell gerade wieder verstärkt im Home-Office. Wie sieht das bei dir am HZI aus?

Wir versuchen, so viel wie möglich von zu Hause aus zu arbeiten und mal einen Tag zur Datenauswertung einzuschieben oder die transatlantische Videokonferenz mal von zu Hause zu führen. Persönliche Gespräche mit der Graduiertenschule oder als Helmholtz Junior führen wir ganz bequem vom Schreibtisch als Videokonferenz. Bei praktischer Arbeit im Labor und befristeten Verträgen in der akademischen Forschung im Allgemeinen ist es natürlich schwierig, monatelang daheim zu bleiben. Daher reduzieren wir die persönlichen Kontakte auf ein Minimum, führen ein Kontakttagebuch und beachten die AHA-L-C-Regeln. Zu Beginn der Pandemie und vor unserem Umzug in unser neues Institut für ‚Wirkstoffforschung und funktionelle Genomik’ haben wir zur Einhaltung der AHA-L-C-Regeln sogar in zwei Schichten gearbeitet.