INSIDE BCRT - Berlin-Brandenburger Centrum für Regenerative

Inside BCRT
B e r l i n -B r a n d e n b u r ge r C e n t r um
f ü r R e ge n e r at i v e T h e r a pi e n
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Liebe Leserinnen und Leser
Dear Reader
3
Mit Inside BCRT, dem neuen Jahresmagazin in einem etwas anderen Format, wollen
wir Ihnen einen Einblick in unser Zentrum
geben und einige der vielfältigen Projekte
vorstellen.
Im Frühjahr dieses Jahres starteten wir in
die neue Förderperiode. Wir sind sehr stolz
auf das in uns gesetzte Vertrauen und freuen
uns, die erfolgreiche Arbeit unseres Zen­
trums weiterführen zu können.
Den Beginn der neuen Förderperiode möchten wir nutzen, um mit Ihnen gemeinsam
innezuhalten und zu reflektieren, was wir
erreicht haben und was wir für die Zukunft
planen. Wir stellen Ihnen beispielhaft vier
interdisziplinäre Forschungsprojekte vor.
Translation in seinen unterschiedlichen Stadien können Sie hier erleben – zwei Projekte
sind noch am Anfang. Erste Ideen sind gemacht, nun gilt es, diese zu überprüfen und
weiterzuentwickeln. Zwei weitere Projekte
sind schon weiter fortgeschritten, eines steht
kurz vor der klinischen Prüfung. Doch lesen
Sie selbst!
Inside BCRT is our new annual magazine in a somewhat different format. We want to give you an insight into our research
center and information on some of the many projects. In
spring this year we star ted our third funding period. We are
very proud of the confidence placed in us and are looking
forward to continue the successful work of our center.
We want to use the beginning of the new funding period
to stop and re-examine our successes and our plans for the
future together with you. To do so, we present four cross-field
projects as an example of the research done at our center.
These projects illuminate quite nicely the different stages
of translation every project has to go through. Two of the
projects are still in the early stages; first ideas have been summoned, now it is time to test these hypotheses. Two fur ther
projects are already at a later stage, one is about to be tested
in a first clinical study – but read for yourself.
Prof. Hans-Dieter Volk
Prof. Andreas Lendlein
Zusätzlich zu den Projekten porträtieren wir
in kurzen Snapshots vier Mitarbeiter/-innen
des Zentrums, gewähren einen Blick in die
Arbeit der Graduiertenschule und lassen
den Translational Research Club zu Wort
kommen!
Wir wünschen Ihnen viel Freude bei der
Lektüre!
In addition, we por tray four of our employees in shor t
snapshots, offer a glimpse into the work of the Berlin
Brandenburg School for Regenerative Therapies (BSRT) and
inform you about the activities of the Translational Research
Club.
We sincerely hope that you will enjoy this magazine!
Prof. Georg Duda
Das BCRT: Ausgewählte Highlights 2011 bis 2014
BCRT: Selected Highlights from 2011 to 2014
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Das BCRT ist ein
Vorzeigeprojekt der
Translationsforschung.
Ein gemeins ames Dach
2011 war es soweit: Fast zeitgleich mit
dem Beginn der Zweiten Förderperiode
des Berlin-Brandenburger Centrums für
Regenerative Therapien (BCRT) konnten
die Mitarbeiter/-innen den Einzug in zwei
neue Gebäude feiern: In Berlin bezogen sie
das umfassend sanierte Institutsgebäude
Süd auf dem Campus Virchow Klinikum
der Charité, in Brandenburg zogen die
Biomaterialwissenschaftler/-innen in das
Biomedizintechnikum II auf dem Campus
Teltow der Helmholtz-Zentrum Geesthacht
GmbH. Nach fünf Jahren Umbau des Institutsgebäudes Süd logiert das BCRT nun
in einem modern organisiertem Haus auf
dem Campus Virchow Klinikum. Die offene
Gestaltung des Gebäudes trägt sehr dazu bei,
die Grundideen des Translationszentrums
umzusetzen: Multidisziplinarität, Teamwork,
Multiuser-Speziallabore, strukturierte Ausbildung und Förderung der Umsetzung von
Forschungsergebnissen in die erste klinische
Anwendung (Translation).
Das BCRT ist für Kooperationen nach
innen und außen geöffnet, was durch die
Integration wichtiger Partnerinstitute des
Zentrums in das Institutsgebäude Süd
wesentlich gefördert wird. Zudem befinden sich zentrale Partnerkliniken des BCRT
in enger Nachbarschaft auf dem Virchow
Klinikum. So können Grundlagen- und klinische Forschungsteams (teilweise auch mit
Industriepartnern) noch enger zusammen-​
arbeiten. Im Forschungsgebäude am Campus
Teltow kommen modernste Technologien
zur Herstellung von neuen Biomaterialien
bis hin zur ersten klinischen Anwendung in
Reinräumen zum Einsatz.
W e ltw e it e
Ko o pe ratio ne n:
R e g e ne rativ e
Zellth e ra pi e nun auch
bei Mu sk e lv e rl e tz ung e n
Eine überaus erfolgreiche Zusammenarbeit
besteht seit 2007 mit dem israelischen Biotech-Unternehmen Pluristem Therapeutics
Inc. Das Unternehmen bereitet in einem
komplexen Kultivierungsprozess mesenchymale Stromazellen aus der Plazenta auf,
die das Immunsystem im Gleichgewicht
halten und die Durchblutung und Regeneration von geschädigtem Gewebe verbessern.
Diese aufbereiteten Zellen werden für die
Therapie unterschiedlichster Erkrankungen
erprobt. Das BCRT hat die Entwicklung von
Beginn an mit verschiedenen klinischen
Forschungsprojekten begleitet. In einer
klinischen Studie konnten Wissenschaftler
des BCRT und der Orthopädie des Centrums
für Muskuloskeletale Chirurgie der Charité
mit Pluristem Therapeutics jüngst eine
Zelltherapie aus aufbereiteten Plazentazellen
für Patienten mit Muskelschäden nach einer
Hüftkopfoperation sehr erfolgreich zum
Einsatz bringen.
Nach Implantationen von Gelenkersatz,
speziell auch am Hüftgelenk, kommt es
nach einer Operation zu einem Verlust an
Muskelvolumen und Muskeln degenerieren zu Fettgewebe. Während chirurgisch
knöcherne Defizite gut korrigierbar sind,
fehlen für Muskelregenerationen jegliche
Behandlungsmöglichkeiten; bislang stehen
einzig große chirurgische Maßnahmen
5
Michael Schossig
& Yvonne Pieper:
Polymerpartikel
zur Verfügung. Schädigungen der Muskeln
führen zu Schmerzen, fettiger Degeneration der Muskeln selber und in der Folge zu
motorischen Störungen. Oftmals kommt es
dann auch zu einem ausgeprägten Verlust an
Knochensubstanz in der Hüftregion, wenn
die Muskeln geschwächt werden.
Um eine Zelltherapie zur Muskelregeneration nach operativem Eingriff zu konzipieren, wurden aufbereitete Plazentazellen
(PLX-PAD-Zellen) dem Patienten nach dem
Einsetzen des künstlichen Gelenkes direkt
beim Nahtverschluss in den Muskel im Umfeld der Schnittwunde gespritzt. Die Analyse
nach der Zelltherapie zeigte nach sechs Monaten eine deutlich verbesserte Muskelkraft
der Patienten und ein vergrößertes Muskelvolumen. Die Wissenschaftler hoffen, dass
mit den PLX-PAD-Zellen zukünftig auch andere Muskelverletzungen behandelt werden
können. Nicht zuletzt ist der schnelle und
beeindruckende Erfolg dieser Therapie eine
Frucht der engen Zusammenarbeit zwischen
Klinikern und Laborforschern, wie sie ideal
am BCRT möglich ist.
Inn ovati o nspot e ntial:
„Aus d e m He rz , f ür da s
H e rz “
Gemeinsam entwickelten der Kardiologe Carsten Tschöpe und der Zellbiologe
Michael Sittinger am BCRT eine innovative
Zelltherapie für Herzerkrankungen: „Aus
dem Herz, für das Herz“ nennen sie ihre
Erfindung, die 2014 für den Innovationspreis Berlin Brandenburg nominiert wurde.
Ihre Therapie nutzt herzgewebespezifische
Zellen – im Gegensatz zu vergleichbaren
Therapien, die meist unspezifische Stammzellpräparate verwenden. Die Zellen werden
für die Therapie direkt aus patienteneigenen Gewebeproben des Herzens isoliert, im
Herstellungs-Reinraumlabor expandiert und
danach demselben Patienten wieder zurücktransplantiert. Die Entwickler Tschöpe und
Sittinger gaben diesen Zellen den Namen
CardAP-Zellen (Cardiac-derived Adherent
Proliferating cells).
CardAP-Zellen können sowohl intravenös
oder auch direkt in das Herz injiziert werden. Sie sind für eine Therapie deswegen so
interessant, da sie die Herzfunktion deutlich
verbessern und das Absterben von Zellen im
Herzen hemmen. Des Weiteren konnte in
Experimenten eine ungerichtete Vernarbung
(Fibrose) verhindert werden. Und da es sich
um patienteneigene Zellen handelt, werden
sie nicht vom Körper des Patienten abgestoßen. Insgesamt grenzen sich damit die
am BCRT entwickelten CardAP-Zellen bei
Wirksamkeit, Sicherheit und Praxistauglichkeit von allen bisher bekannten Entwicklungen der akademischen und industriellen
Forschung ab.
Das Patent für ihre neuen Zellen erhielten
die Wissenschaftler bereits 2011, zur Zeit
suchen sie mit Unterstützung der Firma
CellServe GmbH nach einer Finanzierung
für ihr Produkt und dessen Weiterentwicklung. Sobald die Finanzierung gesichert ist,
sollen die ersten klinischen Studien starten.
Die beiden Wissenschaftler und ihre Teams
hegen die Hoffnung, dass die Therapie
mit CardAP-Zellen schnell als klinische
Standardbehandlung etabliert werden kann.
(Näheres zu dieser Zelltherapie erläutern
Marion Haag und Sophie Van Linthout im
Interview mit der Journalistin Claudia Wessling auf S. 36ff.)
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Made in B CRT: CMVu n d EB V- s pezi fisch e
Z ellpro dukt e
Einen nachhaltigen Schutz gegen schwere
Infektionen, die vor allem Patienten mit geschwächtem Immunsystem betreffen – das
ist das Ziel der am BCRT entwickelten virusspezifischen T-Zell-Therapie. Petra Reinke,
Nephrologin und Transplantations-Medizinerin an der Charité sowie Leiterin des Forschungsfeldes Immunologie am BCRT, weiß
um die Gefahr, die von bestimmten Viren für
ein geschwächtes Immunsystem ausgehen:
Nach Organtransplantationen sind unter anderem Cytomegalie-Viren (CMV) besonders
gefährlich, weil sie ernste Krankheiten wie
beispielsweise eine Lungenentzündung oder
eine Transplantatabstoßung auslösen können. Die von Petra Reinke und ihrem Team
entwickelten CMV-spezifischen Zellprodukte
werden im zentrumseigenen GMP-Labor
hergestellt. Die ersten Ergebnisse waren sehr
hoffnungsvoll, mittlerweile wird bereits die
zweite Generation mit erwarteter höherer,
vor allem noch länger anhaltender Wirksamkeit entwickelt und soll demnächst erstmalig am Patienten geprüft werden.
Die Produktion der CMV-spezifischen
Zellprodukte basiert auf einer am BCRT
entwickelten modularen Technologie. „Modular“ bedeutet in diesem Zusammenhang,
dass das Labor die Technologie auch zur
Herstellung von anderen virusspezifischen
Zellprodukten nutzen kann – entsprechend
fest definierter Prozesse für jedes einzelne
Produkt und nach nochmaliger behördlicher
Prüfung. So konnte das Team um Petra Reinke auf den Erfolgen der CMV-spezifischen
T-Zell-Therapie aufbauen und in einem
weiteren Schritt EBV-spezifische Zellprodukte mit der neuen Technologie entwickeln
(EBV: Epstein-Barr-Virus). Die Erlaubnis zur
Herstellung dieser Zellprodukte erteilten
die Landes- und Bundesbehörden im Jahr
2013; seitdem läuft auch diese Produktion
im zentrumseigenen GMP-Labor. Somit ist
es dem Zentrum dank seines exzellenten
GMP-Labors möglich, wissenschaftliche
Entdeckungen direkt in innovative Therapien zu überführen, diese vor Ort in ersten
klinischen Studien zu überprüfen und durch
iterative Anpassungen immer weiter zu
verbessern.
H ür d e n i n d e r
T ra nslatio n
und wi e d i e se
üb e rw und e n
w e r d e n k ö nne n
Viele in der Grundlagenforschung geborene
Ideen erreichen oft nicht einmal die klinische Erprobungsphase oder können auch
dort noch in großer Zahl scheitern – das
bedeutet große Verlustraten, lange Entwicklungszeiten und damit verbunden hohe
Kosten.
Wie kann man das Entwicklungsrisiko
senken und den Translationsprozess effektiver machen? Wo bestehen Hürden im
Translationsprozess und wie sind diese zu
überwinden? Um diese Fragen zu erörtern,
lud das BCRT im Mai 2014 führende Translationsexperten nach Berlin zum weltweit
ersten „Translate!“-Kongress. Vor allem, so
die Erkenntnis der Teilnehmer, ist eine frühe
und kontinuierliche Zusammenarbeit aller
Beteiligten unabdingbar für eine erfolgreiche Translation, vom Grundlagenforscher
zum Kliniker, vom Forschungsinstitut
zum industriellen Kooperationspartner. In
diesem Zusammenhang ist es notwendig,
dass sich die Wissenschaftler und Mediziner
entsprechend weiterbilden, um den Translationsprozess in seiner Gänze zu verstehen
und mögliche Fallstricke zu antizipieren
(Entwicklungskosten, technische Realisierbarkeit etc.). Alle Teilnehmer des Kongresses
waren sich außerdem darin einig, dass neue
Finanzierungsmodelle gefunden werden
müssen, zum Beispiel frühe strategische
Partnerschaften zwischen Forschungsinstituten und der Industrie, aber auch
langfristige Finanzierungszusagen seitens
der öffentlichen Hand. Die diskutierten
Lösungsvorschläge veröffentlichen ausgewählte Kongressteilnehmer seit Februar 2015
in loser Folge in der renommierten Fachzeitschrift „Science Translational Medicine“.
Der nächste „Translate!“-Kongress wird im
Jahr 2016 stattfinden – wieder federführend
organisiert vom BCRT.
Frücht e d e s Er f o l g s
Exzellente Laboreinrichtungen, hervorragende Wissenschaftler/-innen sowie vielfältige
Kooperationen innerhalb und außerhalb der
Mauern seiner beiden Standorte: Mit seinen
Strukturen und wissenschaftlichen Erfolgen
hat das BCRT auch international wahrgenommene Maßstäbe gesetzt. Dies bestätigte unter anderem das World Technology
Evaluation Center (WTEC), welches im Jahr
2012 in einer weltweiten Vergleichsstudie
aktuelle Trends und Entwicklungen der Regenerativen Medizin und Zelltherapie untersuchte. Im abschließenden Bericht würdigt
das WTEC das BCRT als ein Vorzeigeprojekt
der Translationsforschung. Das BCRT wurde
damit auch in seiner Rolle als Brücke zwischen medizinischer Grundlagenforschung
und Industrie-geleiteter klinischer Entwicklung bestätigt, um gemeinsam neue Therapien und Diagnostika zu entwickeln.
The open-plan layout of the
building is well suited to
implementing the basic ideas
of the translation center.
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A com m on r oof
In 2011, almost coinciding with the star t of the second funding period of the Berlin-Brandenburg Center for Regenera­
tive Therapies (BCRT), staff were finally able to celebrate
their move into two new buildings: In Berlin, BCRT staff
­moved into the extensively refurbished Institutsgebäude Süd
on the Campus Virchow Klinikum of the Charité; in Brandenburg, the biomaterial scientists moved into the Biomedizintechnikum II on the Teltow Campus of the Helmholtz-Zentrum Geesthacht GmbH. After five years of reconstruction
work on the Institutsgebäude Süd, the BCRT is now housed
in a modern, customized building. The open-plan layout of the
building is well suited to implementing the basic ideas of the
translation center : multidisciplinarity, team work, multi-user
specialist laboratories, structured education and the promotion of translation (i.e., moving research findings into first
clinical applications).
The BCRT is open to collaboration, both internal and external, and this goal is fostered by integrating impor tant par tner
institutes in the Institutsgebäude Süd. Key par tner clinics of
the BCRT are also located nearby on the Campus Virchow
Klinikum. This means that basic and clinical research teams (in
some cases with industrial par tners) are now able to work
together even more closely. In the research facility on the Teltow Campus, researchers are using state-of-the-ar t technologies to produce novel biomaterials which can then be tested
in clean rooms right up to the first clinical trial phase.
Kay Raum: Fancy Bone
Gl oba l coo pe r at i on :
R e ge n e r at i v e c e l l t h e r a pi e s f o r
t h e t r eatm e n t o f m usc l e i n j u r i e s
Since 2007 the BCRT has been involved in a highly successful
cooperation with the Israeli biotech company Pluristem Therapeutics Inc. In a complex cultivation process the company
isolates from human placenta mesenchymal stromal cells that
keep the immune system in balance, improve blood perfusion
8
hope that the PLX-PAD cells could be used to treat other
muscle injuries in the future. The rapid and impressive success
of this therapy is not least due to the close collaboration
between clinicians and laboratory researchers, for which the
BCRT offers ideal conditions.
Po t e n t i a l f or i n n o vat i on : “ F r om
t h e h ea r t, f o r t h e h ea rt ”
Nils Männicke: o. T.
and help to regenerate injured tissue. These processed cells
are being tested for their potential to treat various diseases.
From the outset the BCRT has been contributing to this
development with various clinical research projects.
In a recent clinical trial, scientists from the BCRT and orthopedic specialists from the Charité Center for Musculo-​
skeletal Surgery together with Pluristem Therapeutics were
able to administer with great success specially processed
placental cells to patients with muscle injury following hip
replacement surgery. Surgery to implant an ar tificial joint,
especially the hip joint, often results in a loss of muscle volume and the muscles can degenerate into fatty tissue. Whereas
surgically induced osseous defects can be easily corrected,
treatment options for muscle regeneration are lacking; so far,
the only treatment available involves major surgery. Muscle
injuries cause pain, fatty degeneration of the muscles themselves and, as a consequence, motor dysfunction. Frequently,
weakness in the muscles can lead to a marked loss of bone
substance in the hip region.
The concept of a cell therapy for post-surgical muscle regeneration involves injecting specially prepared placental cells
(PLX-PAD cells) directly into the patient’s muscle in the area
of the incision while closing the wound following implantation
of the ar tificial joint. Evaluation of the cell therapy six months
later showed that patients had significantly improved muscle
strength and gained greater muscle volume. The scientists
In a joint endeavor at the BCRT cardiologist Carsten Tschöpe
and cell biologist Michael Sittinger have developed an innovative cell therapy for the treatment of hear t disease: “From
the hear t, for the hear t” is the title of their discovery, which
was nominated for the 2014 Berlin-Brandenburg Innovation
Award. In contrast to other comparable therapies based on
mainly unspecific stem cell preparations, their therapy uses
cardiac tissue-specific cells. The cells are isolated directly from
the patient’s own cardiac tissue samples, expanded in a clean
room production facility and subsequently transplanted back
into the same patient. The developers Tschöpe and Sittinger
named them CardAP cells: „Cardiac-derived Adherent Proliferating cells“.
CardAP cells can be injected intravenously or directly into
the hear t. The reason they are so interesting for the development of therapies is that they improve the function of
the hear t sig­nificantly and that they inhibit cardiac cell death.
Moreover, in experiments they were found to prevent undirected scarring (fibrosis). And since they are native cells, they
won’t be rejected by the patient’s body. Overall, in terms of
efficacy, safety and practical use, the CardAP cells developed
at the BCRT differ from all previously known developments in
academic and industrial research.
The scientists obtained the patent on the new cells back
in 2011. Currently, with the suppor t of the company CellServe GmbH, they are seeking financing to fund the fur ther
development of their product. Once the capital has been secured, the first clinical study can begin. The two investigators
and their teams are hopeful that the CardAP cell therapy can
soon be established as a standard treatment. (In an interview
with journalist Claudia Wessling on pages 39-41 Marion Haag
and Sophie Van Linthout describe the cell therapy in greater
detail.)
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M a d e i n t h e B C RT: C MV a n d
E B V-s pe ci f i c c e l l pr o d u c ts
Providing long-term protection against serious infections –
which par ticularly affect patients with a weakened immune
system – is the goal of a virus-specific T-cell therapy developed at the BCRT. Petra Reinke, nephrologist and transplant clinician at the Charité and leader of the immunology
research field at the BCRT, is keenly aware of the danger
cer tain viruses pose to the compromised immune system:
Follow­ing organ transplantation Cytomegalovirus (CMV)
poses a par ticular hazard because it can trigger serious
diseases such as pneumonia or lead to transplant rejection.
The CMV-specific cell products developed by Petra Reinke
and her team are manufactured in the GMP laboratory of
the BCRT. The initial results were very promising. Meanwhile
the second generation product, which is expected to provide
­higher and above all longer-lasting efficacy, is under development and due to be tested soon in a first-in-patient study.
The production of the CMV-specific cell products is based
on a modular technology developed at the center. “Modular”
in this context means that the laboratory can use the same
technology to manufacture other virus-specific cell products – following clearly defined processes for each individual
product and after repeat review by the regulatory authorities.
In this way, Petra Reinke’s team has managed to build on previous successes in CMV-specific T-cell therapy and in a fur ther
step were able to develop EBV-specific cell products using the
new technology (EBV: Epstein-Barr Virus). The authorization
to manufacture these cell products was issued by the regional
and federal authorities in 2013. Since then, production has
been ongoing in the center’s GMP laboratory. Thanks to its
excellent GMP facility, the BCRT has been able to directly
translate scientific discoveries into innovative therapies, test
these in first clinical studies on site, and continuously improve
them by means of iterative adjustments.
O bs ta c l e s t o t r a n s lat i on
a n d h ow t h e y ca n be o v e r com e
Many ideas born in basic research never even make it to the
clinical trial phase or, if they do, a large number of them fail
there. That means high rates of loss, long development times
and correspondingly high costs. So what can be done to
lower the development risk and make the translation process
more effective? What are the obstacles to translation and
how can they be overcome? To debate these questions, the
BCRT invited leading translation exper ts to take par t in the
first global “Translate!” event in Berlin in May 2014. Par ticipants found that successful translation depends above all on
early and sustained collaboration between all par ties involved,
from basic researcher to clinician, from research institutes
to industrial par tners. In this context, scientists and clinicians
need to pursue fur ther training in order to be able to understand the translation process as a whole and to anticipate
potential pitfalls (development costs, technical feasibility etc.).
All par ticipants at the meeting also agreed on the need for
new financing models, which could include early strategic
par tnerships between research institutes and industry, but
also long-term financing commitments from the public sector.
Star ting in February 2015, a series of ar ticles on the solutions
proposed at the conference authored by selected conference
par ticipants have appeared in the renowned scientific journal
“Science Translational Medicine”. The next “Translate!” event is
scheduled to take place in 2016 – once again under the aegis
of the BCRT.
T h e f r u i t s o f s u cc e ss
Excellent laboratory facilities, outstanding scientists and manifold oppor tunities for cooperation both within and beyond
the walls of its two locations – with its structures and scientific successes the BCRT has set standards, also at international
level. This is confirmed, among others, by the World Technology Evaluation Center (WTEC), which in 2012 carried out
a global assessment of current trends and developments in
regenerative medicine and cell therapy. In their subsequent
repor t, WTEC acknowledges the BCRT as a flagship project
in translational research. It also confirms the role of the BCRT
as a bridge between basic medical research and industry-led
clinical development for the joint development of new therapies and diagnostic methods.
12Viele Faktoren, ein Ziel: Knochenheilung
Many factors, one goal: Bone healing
20Genetische Prothesen für gesunde Knochen
Genetic protheses for healthy bones
28Prof. Dr. Nan Ma
Snapshot
30 Elf Fragen an Andreas Thiel
Eleven Questions for Andreas Thiel
34 The BSRT
A professional interdisciplinary training for
doctoral candidates and postdocs
36Die Zell-Spezialistinnen
The Cell Specialists
42Prof. Dr. Michael Sittinger
Snapshot
44Saboteure aus dem Immunsystem
Saboteurs from the immune system
10
Pascal Joly:
Fibroblasten
11
Viele Faktoren, ein Ziel: Knochenheilung
Many factors, one goal: Bone healing
12
Aline Geyer im Interview mit Ansgar Petersen
Wir versuchen, näher an
der Realität zu sein als
andere.
Sie forschen zu Knochenbrüchen. Warum braucht es hier eigentlich weitere
wissenschaftliche Arbeiten? Wenn ich
mir meinen Arm breche, bekomme ich
einen Gips und der Bruch verheilt nach
einigen Wochen.
Leider gibt es auch komplizierte Knochenbrüche, bei denen die Knochen nur sehr
langsam oder überhaupt nicht zusammenwachsen. Diese Situation erforschen wir.
Es kann manchmal ein halbes Jahr oder
sogar länger dauern, bis der Bruch verheilt,
das nennt man verzögerte Heilung. Hier
geht es zum Beispiel um Brüche, bei denen
der Abstand zwischen den Knochenenden
sehr groß ist, sogenannte Knochendefekte. Ein Gips allein reicht in solchen Fällen
nicht mehr aus. Teilweise wurden solche
Knochendefekte in der Vergangenheit mit
Wachstumsfaktoren wie BMP-2 behandelt.
BMP-2 ist ein Vertreter der Familie der „Bone
Morphogenetic Proteins.“
Diese Wachstumsproteine werden also
schon länger bei Knochenbrüchen gegeben. Was müssen Sie da noch erforschen?
Es ist zwar richtig, dass einige Vertreter aus
der Familie der BMPs bereits bei bestimmten Knochenbrüchen zum Einsatz kommen.
Aber es sind noch längst nicht alle Fragen
rund um diese Therapie geklärt. BMPs sind
auf jeden Fall sehr aktive Proteine. Sie tragen
zum Beispiel dazu bei, dass sich gewisse
Stammzellen, zum Beispiel aus dem Knochenmark, dazu ‚entschließen’, zu Knochenzellen zu werden.
Das klingt doch sehr viel versprechend!
Durchaus. BMPs steuern die Skelettentwicklung und spielen eine enorm wichtige Rolle
bei der Heilung von Knochenverletzungen.
Sie sind Wachstumsfaktoren, also von Natur
aus sehr mächtig.
Unter Umständen sogar zu mächtig?
Genau, denn BMPs sind manchmal nur
schwer zu kontrollieren. Bei Überdosierungen kann die Therapie für den Patienten gefährlich werden. So kann es bei
Wirbelsäulenfusionen zu übermäßigen
Verknöcherungen kommen. BMPs sind also
keine Wundermittel, die man bedenkenlos
einsetzen kann. Wir müssen diese Proteine
kritisch betrachten. Es ist wichtig, sie noch
besser zu verstehen und in den Griff zu
bekommen.
Was macht denn Ihren Ansatz so einzigartig im Gegensatz zu anderen Forschungsgruppen?
Wir versuchen, näher an der Realität zu
sein als andere. Klar, auch wir arbeiten mit
künstlichen Systemen – also mit Zellkulturen im Bioreaktor und später dann mit
Tiermodellen. Aber wir berücksichtigen, dass
im menschlichen Körper viele Einflüsse auf
die verletzte Knochenregion einwirken. Diese
Einflüsse können die Entwicklung von neuem Knochen fördern oder auch blockieren.
Wir untersuchen eine Reihe von Faktoren
und deren Zusammenspiel. So hoffen wir,
der komplexen Situation im menschlichen
Körper möglichst nahe zu kommen.
Und was genau sind das für Faktoren,
die Sie unter die Lupe nehmen?
Speziell untersuchen wir diverse mechanische Reize. Wir möchten herausfinden,
was mit den Vorläuferzellen rund um die
gebrochenen Knochen passiert, wenn sie
belastet werden. Unter welchen Umständen
verwandeln sie sich in Knochenzellen? Was
Knochenheilung
13
Gemeinsam brüten wir neue Ideen aus, die manchmal etwas verrückt erscheinen
mögen, und tüfteln an der technischen Umsetzung.
Together we hatch out
new ideas, which might
sometimes seem a bit crazy,
and fiddle about with the
technical realization.
Zum Pro j e kt
Damit ein Knochenbruch verheilt, sind meistens Schonung und ein
Gips ausreichend. In komplizierteren Fällen stehen Operationen
und ggf. Knochentransplantationen zur Verfügung. Doch leider
helfen diese herkömmlichen Methoden den Patienten nicht immer.
14
Schmerzen, Infektionen sowie erhebliche Einschränkungen in Alltag
und Beruf können die Folge eines schlecht verheilten Bruchs sein.
Hier setzt das interdisziplinäre Forschungsvorhaben des BCRT an,
zu dem Ansgar Petersen mit seiner Forschung beiträgt. Zur Simulation der frühen Heilungsprozesse bei großen Knochenbrüchen hat er
eigens einen Bioreaktor entwickelt.
So können Petersen und sein Team in einem dreidimensionalen
System testen, an welchen Stellschrauben bei der Knochen-Regeneration gedreht werden kann: In welcher Umgebung entwickeln sich
neue Knochenzellen besonders gut? Unter welchen Bedingungen
kann die Gabe des Wachstumsproteins BMP-2 den Heilungsprozess
optimal unterstützen? Welche mechanischen Belastungen stimulieren das Zusammenwachsen der getrennten Knochenstücke?
„Unser System soll der Situation im menschlichen Körper möglichst
nahe kommen“, formuliert Ansgar Petersen eines der Projektziele.
„Schließlich wollen wir, dass unsere Ergebnisse in die Praxis übertragen werden und jenen Patienten helfen, bei denen andere Therapien nicht wirksam sind.“
passiert, wenn wir BMP-2 kontrolliert zugeben? Ärzte wissen zwar aus Erfahrung, dass
die Knochenheilung durch eine Mischung
aus Belastung und Entlastung gefördert
werden kann – aber man versteht die zellulären Prozesse noch nicht im Detail. Das
untersuchen wir. Außerdem überprüfen wir,
auf welchem Untergrund die neuen Zellen
bevorzugt wachsen. Da geht es um bestimmte Biomaterialien und deren Beschaffenheit.
Ein Beispiel: Wie wirkt sich die Steifigkeit
des Materials auf die Zellen aus? Um das Zusammenspiel dieser verschiedenen Faktoren
zu untersuchen, haben wir einen Bioreaktor
entwickelt, in dem wir unsere Experimente
durchführen.
Sie haben den Bioreaktor tatsächlich
selber gebaut?
Ja, das Design für den Bioreaktor habe ich
entworfen, als ich gerade als Postdoc am
BCRT anfing. Einen solchen Bioreaktor
hätten wir nicht einfach kaufen können, da
wir die mechanischen Signale, die bei der
Knochenheilung wirken, sehr genau nachstellen wollten. Dazu kam der Wunsch, auch
verschiedene biologische und mechanische
Signale aufzeichnen zu können, die den Zustand der Zellen beschreiben. Beim Entwurf
gab es also vieles zu bedenken.
Im Bioreaktor können Sie also die
Belastung recht einfach festlegen. Wie
funktioniert das aber beim Patienten?
Sie können dem Patienten doch nicht
sagen, dass er sein Bein nur zu 10 Prozent belasten darf.
Nein, das geht natürlich nicht. Das Körpergewicht und die Muskelmasse des Patienten wirken sich auf die Belastung, also
auf die wirkenden Kräfte, aus. Aber es ist
zum Beispiel möglich, die Materialien zu
verändern, mit denen die Knochenenden bei
schweren Verletzungen zusammengehalten
werden – Platten, Schrauben oder Drähte aus
Metall. So kann man eine gewisse Belastung
zulassen, die sich günstig auf die Heilung
auswirkt. Aber um konkrete Vorschläge über
Art und Ausmaß der Belastung machen zu
können, müssen wir die komplexe Situation
erst einmal verstehen; also die einzelnen
Bestandteile, zum Beispiel die Zellen, die
sie umgebende Matrix und wie sie zusammenwirken. Dafür haben wir den Bioreaktor
gebaut. Damit versuchen wir, die im Körper
zusammenwirkenden Prozesse nachzuahmen.
Wenn Sie in Ihrem selbst konstruierten
Bioreaktor die Vorgänge nach einem
Knochenbruch imitieren, fügen Sie
auch Wachstumsproteine hinzu. Wo haben Sie das BMP für Ihre Experimente
eigentlich her?
Das Protein lassen wir in Zellfabriken herstellen, also in Bakterien oder in Säugetier-
15
Bioreaktor,
entworfen von
Ansgar Petersen
Bioreactor,
designed by Ansgar
Petersen
Ingenieurswissenschaften. Gemeinsam brüten wir neue Ideen aus, die manchmal etwas
verrückt erscheinen mögen, und tüfteln an
der technischen Umsetzung. Manchmal
scheitert man auch, das gehört dazu. Dafür
ist es umso befriedigender, wenn ein Versuch klappt.
16
zellen. Diese Zellen sind durch genetische
Veränderungen darauf programmiert, BMP
zu produzieren und auszuspucken.
Sie verabreichen also dieses Wachstumsprotein namens BMP-2 und belasten den Bruch – mal mehr, mal weniger, um zu sehen, wann das Protein am
besten wirkt. Und da hinzu kommt dann
noch ein Biomaterial. Das ist wirklich
ganz schön viel...
Ganz genau. In Anbetracht der vielen Stellschrauben, an denen man drehen kann – die
Liste ist schier endlos! – besteht die Gefahr,
sich in Einzelheiten zu verlieren. Aber letztlich denken wir immer an unser Ziel: Eine
Therapie, die den Patienten hilft und die
sowohl sicher als auch erschwinglich ist –
auch wenn die Umsetzung in die Praxis noch
in weiter Ferne liegt.
Wie sind Sie eigentlich auf die Idee für
das Projekt gekommen?
Die Idee stammt aus der engen Zusammenarbeit zwischen dem Julius Wolff Institut
und der Arbeitsgruppe von Petra Knaus
am Institut für Chemie und Biochemie der
Wie viel Zeit verbringen Sie im Labor?
Im Laufe meiner Karriere wurde die Zeit im
Labor immer weniger. Ich habe mittlerweile Mitarbeiter, die viel fleißiger im Labor
arbeiten als ich. Sie führen die meisten
Experimente durch. Ich selbst muss viel am
Schreibtisch sitzen. Nicht nur, um Publikationen zu verfassen und Lehrveranstaltungen
vorzubereiten, sondern auch um Förder-​
anträge zu schreiben und Forschungsgelder
einzuwerben. Nichtsdestotrotz habe ich in
meinem Beruf die Freiheit, meiner Neugier
zu folgen und Wissen zu schaffen. So habe
ich viel Spaß an der Arbeit.
Freien Universität Berlin. Ich habe mich ein
paar Mal mit Jessica Kopf, einer Doktorandin der Biochemie, unterhalten. Sie ist eine
Expertin für BMPs. Wir haben schließlich
beschlossen, uns das spannende Zusammenspiel zwischen BMPs und Mechanik genauer
anzuschauen. Wir wollten wissen, ob es da
Synergien gibt: Was passiert, wenn man
BMP hinzugibt und gleichzeitig bestimmte
mechanische Reize auf den Bruch ausübt?
Den Bioreaktor hatte ich ja schon gebaut und
bereits mit den Tests zu den mechanischen
Reizen angefangen.
Arbeiten Sie eigentlich oft im Team?
Ja, wir brauchen einander. Vor hunderten
von Jahren waren Forscher noch so etwas wie Universalgelehrte. Im Gegensatz
dazu sind meine Kollegen und ich Spezialisten: Jessica kommt aus der Biochemie
und Biotechnologie, ich bin Physiker. Nur
gemeinsam können wir die vielen Details
klären, die für eine spätere Therapie große
Bedeutung haben. Am besten gelingt dies,
wenn Vertreter verschiedener Disziplinen
zusammenkommen – zum Beispiel aus der
Physik, Medizin, Biologie, Chemie und den
Auch ich fand die kurze Zeit im Labor
während ‚Schule trifft Wissenschaft’
spannend. Für mich steht fest, dass ich
Biologie studieren will. Ich weiß aber
noch nicht, worauf ich mich spezialisiere, also ob es eher in Richtung Umwelt,
Biotechnologie oder ganz woanders hin
geht...
Aus meiner Sicht ist es nicht notwendig,
sich schon während der Anfangsphase des
Studiums auf ein bestimmtes Gebiet festzulegen. Hauptsache, Sie bringen viel Interesse, Neugier und Offenheit mit. Die einzige
Empfehlung, die ich Ihnen geben kann:
Arbeiten Sie so bald wie möglich an einem
Forschungsprojekt mit, zum Beispiel als studentische Hilfskraft. Durch solche Studentenjobs sammeln Sie nicht nur Praxiswissen.
Sie bekommen auch gute und wichtige
Einblicke in die Welt der Wissenschaft.
bearbeitet von Julia Harlfinger
Aline Geyer, 19, ist Schülerin an der Nelson-MandelaSchule in Berlin. Sie macht dieses Jahr Abitur und möchte ab Herbst Biologie studieren. Aline Geyer konnte im
Schuljahr 2013/14 Einblicke in die Stammzellforschung
am BCRT nehmen. Im Rahmen eines Kooperationsprojektes zwischen der Nelson-Mandela-Schule und dem BCRT
führte sie auch dieses Interview.
Dr. Ansgar Petersen, 39, ist Physiker. Für sein Diplom
erforschte er das Kristallwachstum von Metallen, als
Doktorand näherte sich Ansgar Petersen im Bereich
Kryobiologie der Medizintechnik und Biologie an. Seit
sechs Jahren arbeitet der Forscher mit einer Vorliebe für
interdisziplinäre Grenzgänge am Julius Wolff Institut für
Biomechanik und Muskuloskeletale Regeneration. Aktuell
leitet er gemeinsam mit Frau Professor Petra Knaus von
der Freien Universität Berlin ein Projekt im Rahmen der
Forschergruppe 2165 „Regeneration in Aged Individuals“
zum Thema „Wechselwirkung zwischen BMP-Signaling
und Mechanotransduktion“.
We always have our target in
mind: A therapy which will help
the patient and is both safe and
affordable.
we also work with ar tificial systems – with cell cultures in
bioreactors and later with animal models. But we take into
account that there are many factors in the human body that
influence the injured bone area. These factors can encourage
or block the development of new bones. We are researching
a range of factors and how they interact. In this way we hope
to get as close as possible to the complex conditions in the
human body.
Your research focuses on bone fractures. Why do we need
further scientific research in this field? If I break my arm, I get a
plaster cast and the fracture heals within a few weeks.
Unfor tunately, you can also have a complicated fracture
where​the bones either grow back together very slowly
or not at all. Our research looks at this situation. It can
sometimes take up to half a year or even longer for a break
to heal; this is called delayed healing. We’re talking here about
breaks where, for example, the distance between the frac­
tured ends of the bones is very large, so-called bone defects.
A cast alone is not enough in such cases. In the past, such
bone defects were sometimes treated with growth factors
such as BMP-2. BMP-2 is a member of the bone morphogenetic protein family.
So these growth proteins have been used in the treatment of
bone fractures for a long time now. What is there still to be
researched?
It is true that some agents of the BMP family are used to
treat cer tain bone fractures. But we are still a long way
from answering all the questions surrounding this therapy.
BMPs are definitely highly active proteins. For instance, they
contribute towards cer tain stem cells – those from the bone
marrow for example – ‘deciding’ to become bone cells.
That sounds very promising!
Absolutely. BMPs steer skeletal development and play a
hugely impor tant role in the healing of bone injuries. They are
growth factors and, by nature, very powerful.
Too powerful in some circumstances?
Exactly. BMPs are sometimes difficult to control. An overdose
of this therapy can be dangerous for the patient. In the case
of spinal fusions, for instance, overdosing can lead to bone
overgrowth. BMPs are therefore not a miracle cure to be
applied without hesitation. We have to view these proteins
with a critical eye. It is impor tant that we understand them
and get to grips with them better.
What is so unique about your approach in comparison with
those of other research groups?
We try to get closer to reality than the others. Of course,
17
OptimaixKollagenschwamm
(Biomaterial)
Optimaix collagen
scaffolds
(biomaterial)
And what exactly are these factors you are investigating?
Specifically we are examining diverse mechanical stimuli. We
want to find out what happens to the progenitor cells around
the broken bones when they are subjected to strain. Under
what circumstances do they change into bone cells? What
happens when we add BMP-2 under controlled conditions?
Physicians know from experience that bone healing is enhanced through a combination of loading and unloading – but
we still do not understand the cellular process in detail. This
is what we are investigating. Fur thermore, we are examining
which type of material is favorable for the growth of new
cells. This involves analyzing specific biomaterials and their
proper ties. For example, how does the stiffness of the material affect the cells? To investigate the interaction between
these different factors we have developed a bioreactor with
which we can conduct our experiments.
You actually built your own bioreactor?
Yes. I drafted the design for the bioreactor when I first
star ted as a postdoc at the BCRT. We would not have been
able to simply buy such a bioreactor because we wanted to
be able to make very precise adjustments to the mechanical
signals that affect bone healing. We also wanted to be able
to record the various biological and mechanical signals that
describe the condition of the cells. There were a lot of things
to consider during the drafting phase.
In a bioreactor you can determine the strain quite easily. But
how does that work with a patient? You cannot tell a patient
that he can only put a 10 percent strain on his leg.
No. Of course, that wouldn’t work. The patient’s body weight
and muscle mass have an effect on the load, and therefore
on the active forces. But it is possible, for example, to change
Abo u t t h e pr oj e c t
To heal a fracture, a plaster cast and plenty of rest are usually enough.
In complicated cases operations are performed and, if necessary, bone
transplants are carried out. But, unfortunately, these conventional methods
do not always help the patient. A badly healed fracture can result in pain,
18
infections and considerable restrictions in day-to-day life both at home
and at work.
This is where the interdisciplinary research projects of the BCRT, to which
Ansgar Petersen’s research contributes, come into play. In order to simu­
late the early healing processes in large bone fractures he has developed
his own bioreactor. Using this three-dimensional bioreactor system
the materials with which the bone ends of serious injuries are
held together – metal plates, screws or wires. In this way one
can allow a cer tain degree of strain which has a favorable affect on the healing process. But to be able to make concrete
proposals about the type and extent of the load we have to
first understand the complexity of the situation; for example
the individual par ts, the cells, the surrounding matrix and how
they affect each other. That is why we built the bioreactor
and, with it, we are trying to imitate the interactive processes
in the body.
When you imitate the processes that take place following a
fracture in your specially designed bioreactor, you also add
growth proteins. Where do the BMPs for your experiments
actually come from?
We have the protein made for us in cell factories, i.e. in bacteria or mammalian cells. These cells are programmed through
genetic modification to produce and churn out BMPs.
You administer these growth proteins and load the fracture,
sometimes more, sometimes less, to see when the proteins
work best. And in addition to that comes the biomaterial. That
is really quite a lot...
Yes indeed. Considering the amount of adjustments that can
be made – the list is practically endless – there is the danger
of getting bogged down in the details. But ultimately we
always have our target in mind: A therapy which will help the
patient and is both safe and affordable – even if the practical
implementation is a long way off.
Where did the idea for the project come from?
The idea emerged from the close cooperation between the
Julius Wolff Institute and the research group led by Professor
Petra Knaus at the Institute for Chemistry and Biochemistry
of the Freie Universität Berlin. I spoke on a couple of occasions with Jessica Kopf, a doctoral student of biochemistry. She
is an exper t in BMPs. We finally decided to look more closely
at the exciting interaction between BMPs and mechanics. We
wanted to find out if there was any synergy: What happens
when you add BMP and at the same time exercise cer tain
mechanical stimuli? I had already built the bioreactor and
begun the tests on the mechanical stimuli.
­Petersen and his team can test where bone regeneration can be f­ine-tuned:
In which environment do new bone cells develop especially well? Under
which conditions can the addition of BMP-2 growth proteins support the
healing process? Which mechanical loads stimulate the re-growth of separated bone pieces? “Our system should come as close as possible to the
conditions in the human body”, says Ansgar Petersen, naming one of the
goals of the project. “Ultimately we want our results to be translated into
clinical practice to help those patients for whom other therapies have not
been effective”.
Knochenbruch
Bone fracture
Do you often work in a team?
Yes, we need each other. Hundreds of years ago, researchers were more or less all-round scholars. By contrast my
colleagues and I are specialists: Jessica comes from biochemistry and biotechnology and I am a physicist. Only together
can we clarify the many details that are of great impor tance
for future therapies. This works best when representatives of
various disciplines work together – for example from physics,
medicine, biology, chemistry and the engineering sciences.
Together we hatch out new ideas, which might sometimes
seem a bit crazy, and fiddle about with the technical realiza­
tion. Sometimes we fail; that’s par t of the process. But then
it’s all the more satisfying when an experiment works.
How much time do you spend in the laboratory?
As my career has progressed I find myself spending less and
less time in the laboratory. In the meantime I have employees
who are far busier in the laboratory than me. They carry out
most of the experiments. I myself have to sit at my desk a
lot. Not only to write publications and prepare courses but
also to write grant applications and leverage research funding.
Fibroblasten im Trägermaterial
Fibroblasts in carrier material
19
Christian Hiepen: Sense & Move
Never theless my profession gives me the freedom to follow
my curiosity and to generate knowledge. So I have a lot of
fun at work.
I also found the short time I spent in the laboratory during
“School meets Science” exciting. I am definitely going to study
biology. I don’t know, however, what I will specialize in. Whether
more in the direction of environment, biotechnology or some­
thing totally different…
In my opinion it is not necessary to commit yourself to a
specific area during the early phase of your studies. It is more
impor tant to bring all your interest, curiosity and openness
to it. The only recommendation that I can make is: work on
a research project as soon as possible, as a student assistant
for example. Through such student jobs you don’t just gain
practical knowledge. You also gain impor tant insights into the
world of science.
edited by Julia Harlfinger
Aline Geyer, 19, is a pupil at the Nelson Mandela School in Berlin. This year she
is doing her Abitur and would like to study biology in the fall. Aline Geyer gained
an insight into stem cell research at BCRT during the 2013/14 school year. She
was able to conduct this interview as par t of the cooperation project between
the Nelson Mandela School and the BCRT.
Dr. Ansgar Petersen, 39, is a physicist. For his diploma thesis he researched crystal
growth in metals. For his doctorate Ansgar Petersen moved closer to the area
of cryobiology in medical technology and biology. For the past six years he has
been working at the Julius Wolff Institute for Biomechanics and Musculoskeletal
Regeneration. His special interest is in interdisciplinary crosstalk. Currently he
is leading a project entitled “Regeneration in aged individuals” together with
Professor Petra Knaus from the Freie Universität Berlin within the framework
of the research group 2165 on the subject of “Crosstalk between BMP signaling
and mechano-transduction”.
Genetische Prothesen für gesunde Knochen
Genetic protheses for healthy bones
20
Julia Harlfinger
Die einen schaffen
unermüdlich solide
Strukturen, die anderen
reißen diese Substanz
wieder nieder und
bereiten so Platz für
Neues.
Die Rede ist von Osteoblasten (Knochenbauern) und Osteoklasten (Knochenfressern),
die unser Skelett bevölkern. Ob während der
Kindheit oder im Erwachsenenalter: Unser
Skelett ist das ganze Leben lang abhängig von diesen spezialisierten Zellen, die
gemeinsam Wachstum ermöglichen und
die Architektur und Stabilität der Knochen
bestimmen.
L e b e n a m se i d e ne n
Fad e n
Welche Bedeutung die Knochenfresser-Zellen haben, wird deutlich, wenn sie nicht
mehr automatisch das Richtige tun. Rund eines von 250.000 Kindern kommt ohne funktionstüchtige Osteoklasten auf die Welt; in
Deutschland gibt es pro Jahr also statistisch
gesehen zwei bis drei Babys, bei denen die
Knochenfresser-Zellen ihre Arbeit nicht korrekt verrichten können. „Infantile maligne
Osteopetrose“ bzw. Marmorknochen-Krankheit heißt ihr Leiden. Etwa zehnmal häufiger
ist eine mildere Variante, die Albers-Schönberg-Erkrankung genannt wird.
„Die von der schweren Form der Krankheit
betroffenen Kinder sind meist schon zu
Beginn ihres Lebens sehr krank“, sagt Uwe
21
Kornak. Er ist Leitender Wissenschaftler
am BCRT und beschäftigt sich mit den
genetischen Grundlagen der Erbkrankheit,
die ohne Behandlung immer ein tödliches
Ende nimmt. Für den Forscher gilt es daher,
die Entstehung der Osteopetrose in ihren
molekularbiologischen Details zu verstehen.
Kornak und seine Mitstreiter vom BCRT werden in den kommenden Jahren genetische
Werkzeuge entwickeln – mit dem Ziel, die
Symptome der an Osteopetrose erkrankten
Kinder zu lindern oder gar zu heilen.
D e r h o h e Pr e i s d e r
Th e ra pi e
Ein RNA-Molekül (gRNA für guideRNA)
wird so programmiert, dass es sich der
entsprechenden DNA-Sequenz anpasst.
Ein spezielles Enzym, das CAS9, kann
dem gRNA-Molekül hinzugefügt werden.
Die Aufgabe dieses Enzyms ist es, die
Zielsequenz der DNA zu finden. Die RNA
passt sich der Zielsequenz an und CAS9
schneidet beide Stränge der DNA-Doppelhelix. In die geschnittene Stelle wird ein
repariertes Gen eingebracht.
An RNA „guide“ molecule can be programmed to match any unique DNA sequence.
A special enzyme, called CAS9, can be
attached to the RNA guide. Its job is to
find the target sequence of DNA. The RNA
aligns with the target DNA sequence and
the CAS9 attaches and cuts both strands
in the DNA double helix. The cuts can be
amended with an extra DNA insertion.
Derzeit ist die Übertragung von fremden
blutzellbildenden Stammzellen (sog.
hämatopoetische Stammzellen) die einzige Möglichkeit, um Kinder mit Infantiler
maligner Osteopetrose wirkungsvoll zu
behandeln. „Ohne diese Stammzellen-Transplantation erleben die kleinen Patienten
ihren zehnten Geburtstag meist nicht“, sagt
Kornak über den Eingriff.
„Falls die Transplantation der fremden
Stammzellen gelingt, können sich die Kinder
gut entwickeln. Doch die möglicherweise
heilende Stammzellen-Transplantation hat
leider eine gewisse Komplikationsrate“, so
Kornak. „Wenn etwas schief geht – und da
gibt es leider einige Möglichkeiten – können die Kinder sterben“, bringt der Experte
das Dilemma auf den Punkt.
Die Liste an Problemen und Risiken beginnt
mit der Recherche nach einem passenden
Stammzellen-Spender, der nicht immer
innerhalb der eigenen Familie gefunden
werden kann. Bei einer längeren Suche verstreicht unter Umständen wertvolle Zeit, da
auch eine erfolgreiche Stammzellen-Transplantation bereits bestehende Schäden vor
allem am Sehnerv nicht mehr rückgängig
machen kann.
Der Eingriff selbst ist vergleichsweise
harmlos: Die Stammzellen werden wie eine
Bluttransfusion verabreicht. Doch davor und
danach müssen die kranken Kinder viele
kräftezehrende und gefährliche Behandlungen auf sich nehmen, wie Uwe Kornak schildert: So wird beispielsweise das körpereigene Knochenmark mittels Chemotherapie
gezielt „vergiftet“. Diese Konditionierung
ist notwendig, damit die fremden Spenderzellen überhaupt Platz finden, um sich
anzusiedeln. Und wenn die transplantierten
Zellen nicht so arbeiten wie erhofft, kommt
es zu einem lebensbedrohlichen Mangel an
22
links/left: Uwe Kornak
rechts/right: Manfred Gossen
„Mittels Genetic Engineering verpassen wir der defekten DNA sozusagen
eine Prothese.“
vom Knochenmark produzierten roten und
weißen Blutkörperchen.
Auch bei einer geglückten Transplantation
kann es im Laufe der Zeit zu Abstoßungsreaktionen kommen. Und durch die notwendige medikamentöse Unterdrückung des
Immunsystems gewinnen Infektionen (zum
Beispiel Lungenentzündung) immer wieder
die Oberhand.
Au ss tieg au s dem Dilemma
Die Transplantation mit dem ungewissen
Ausgang, die massiven Nebenwirkungen –
all das würde Uwe Kornak den kranken
Kindern gerne ersparen. Dafür möchte er
neue Wege beschreiten. An seiner Seite im
Rahmen des Projekts „Modifikation humaner Stammzellen zur Verbesserung ihres
therapeutischen Potenzials“ arbeiten die
BCRT-Forscher Manfred Gossen und Harald
Stachelscheid mit ihren Teams.
„Wir wollen den Patienten hämatopoetische
Stammzellen entnehmen. Die können wir
recht einfach aus dem Blut gewinnen“, sagt
“Using genetic engineering
techniques we will fit the defective DNA with a prosthesis,
so to speak.”
Uwe Kornak. Die Stammzellen werden die
Forscher um Kornak reparieren, indem sie
ihnen fremde DNA einsetzen – und zwar
eines von jenen Genen, das bei Gesunden für
das reibungslose Arbeiten der Osteoklasten
notwendig ist. „Mittels Genetic Engineering
verpassen wir der defekten DNA sozusagen eine Prothese“, fasst Manfred Gossen
zusammen, Zellbiologe und Teilprojektleiter.
Diese molekulare Prothese soll die fatalen
Effekte der krankmachenden Mutationen
im TCIRG1-Gen ausgleichen. Wenn die
Strategie aufgeht, wäre also die Harmonie
im Osteoklasten-Osteoblasten-Duett wieder
hergestellt.
„Das Gen, das für funktionstüchtige Osteoklasten notwendig ist, kann man natürlich
nicht wahllos irgendwo ins Erbgut der
Stammzellen setzen. Das wäre gefährlich“,
gibt Uwe Kornak zu bedenken. An der
falschen Stelle eingefügt, könnte es andere
Gene beeinträchtigen und beispielsweise zur
Entstehung von Leukämie führen. Deswegen will der Genetiker das TCIRG1-Gen
in DNA-Abschnitte einpflanzen, die nicht
umsonst „Safe Harbour“ heißen. In diesen
sicheren Häfen können die Gen-Prothesen
ihre heilende Wirkung entfalten, ohne die
genau orchestrierte Funktion der anderen
Gene zu stören.
Die Gentherapie-Methode, die am BCRT mit
vereinten Kräften entwickelt und in den
kommenden Jahren erprobt werden soll, hat
entscheidende Vorteile: Die Stammzellen für
die Transplantation kämen aus dem Körper
des kranken Kindes. Somit entfiele im Idealfall die mühsame und nicht immer erfolgreiche Suche nach einem passenden Spender.
Komplikationen durch die Konditionierung
und Abstoßungsreaktionen könnten so
vermieden werden.
M e hre t e uch !
So hoffnungsvoll das Konzept auch klingt:
Vor der Umsetzung in die Praxis müssen
noch einige Herausforderungen gemeistert
werden. Dazu gehört auch die Entwicklung
von geeigneten Methoden zur Stammzellen-Zucht. „Die besten reparierten
Stammzellen nützen uns nicht, wenn wir
sie nicht in großem Stil vermehren können“, erklärt Manfred Gossen. „Expansion“
lautet seine Devise im Fachjargon. Zu einem
OS TEOPETROSE
Bei an Osteopetrose erkrankten Kindern arbeiten die Knochenfresser-Zellen
(Osteoklasten) nicht richtig. So kommt es bereits im Uterus oder kurz nach der
Geburt zu schweren gesundheitlichen Problemen: Knochengewebe häuft sich an,
ist gleichzeitig jedoch besonders anfällig für Brüche. Ursache für die abnorme Knochenentwicklung sind genetische Veränderungen. Nur wenige falsch angeordnete
23
Bausteine eines Gens können dazu führen, dass die Knochenfresser-Zellen nicht
das tun, was sie in Gesunden unablässig leisten.
Das unkontrollierte Knochenwachstum quetscht wichtige Nervenbahnen ein,
sodass die Kinder oft blind oder taub werden. Da verfügbares Kalzium aus dem Blut
in großen Mengen in die wuchernden Knochen „gesaugt“ wird, können durch den
Mangel Krampfanfälle entstehen.
Außerdem bleibt im Inneren der großen Röhrenknochen kein Platz mehr für die
Markhöhlen, die normalerweise mit Knochenmark gefüllt sind. Die Verdrängung
des Knochenmarks hat dramatische Folgen, auch wenn Leber und Milz versuchen
hier einige Funktionen zu übernehmen: Im Körper der Betroffenen werden nicht
ausreichend viele Blut- und Immunzellen gebildet. Es kommt daher leicht zu Infektionen, Blutarmut und Blutungen.
späteren Zeitpunkt soll mit verschiedenen
Biomaterialien experimentiert werden, um
geeignete Wachstumssubstrate zu finden.
Die kultivierten Zellen müssen sich darin so
wohl fühlen, dass sie reichlich Nachwuchs
produzieren. „Es ist bei Gentherapien entscheidend, dass genügend reparierte Zellen
zur Verfügung stehen, um sie in den Körper
der Kranken zu bringen“, betont Gossen.
Doch nicht nur die Masse macht’s. Gossen
achtet selbstverständlich auch auf Klasse.
Das heißt, per Selektion wird sichergestellt,
dass die Stammzellen auch die gewünschten
Eigenschaften haben, bevor sie gezüchtet
werden. Die „Prothesen-Gene“ müssen an
den richtigen Positionen sitzen. In diesem
Bereich haben die Forscher um Manfred
Gossen bereits entscheidende Vorarbeiten
geleistet – eine wunderbare Grundlage für
das Projekt.
Wo hlkli ng e nd e
Z uk unf t smusik
„Insgesamt stehen wir allerdings noch an
den bescheidenen Anfängen“, berichtet Uwe
Kornak. Derzeit laufen sämtliche Versuche
für das Projekt in Petrischalen und Reagenzgläsern ab. Doch die BCRT-Forscher planen,
schon bald erste Tests an Mäusen durchzuführen. Dafür werden sie Tiere wählen,
die durch eine genetische Veränderung an
Osteopetrose erkrankt sind und daher gute
Modelle für die Erkrankung abgeben.
Wenn sich der BCRT-Therapieansatz in
Zukunft nach vielen Tests für Menschen
als wirksam und sicher erweist, wäre nicht
nur den Osteopetrose-Patienten gedient.
Schließlich seien, so Uwe Kornak, auch
andere Erkrankungen wie Leukämie und
Mittelmeeranämie auf genetische Defekte
der blutzellbildenden Stammzellen zurückzuführen. „Unser Ansatz mit der genetischen
Prothese könnte für verschiedene Therapien
beispielgebend sein“, hofft Uwe Kornak. „Es
wäre erfüllend, wenn wir möglichst vielen
Menschen mit unserer Gen-Prothese helfen.
Sie ist zwar winzig klein, hat aber enormes
Potenzial.“
Dr. Manfred Gossen, 52, hat Biologie studiert. Nach seiner Promotion am Zentrum für molekulare Biologie Heidelberg (ZMBH) ging er für fünf Jahre an die University
of Berkeley, USA. 1999 wechselte er von dort ans Max-­
Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in Berlin. Seit
2008 arbeitet und forscht Manfred Gossen als Leiter der
Arbeitsgruppe „Genetic Engineering“ im Bereich Zelldifferenzierung am BCRT sowie (seit 2013) am Institut für
Biomaterialforschung der Helmholtz-Zentrum Geesthacht
GmbH (Standort Teltow).
Prof. Dr. rer. nat. Uwe Kornak, 45, hat Biochemie und Humanmedizin in Berlin und Hamburg studiert. Er wurde
2001 zum Doktor der Naturwissenschaften promoviert.
Nach Stationen als Postdoc in Hamburg und Paris wechselte Uwe Kornak 2003 als Wissenschaftlicher Mitarbeiter
an das Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik nach
Berlin. Seit 2004 ist er Wissenschaftlicher Assistent und
Arbeitsgruppenleiter am Institut für Medizinische Genetik und Humangenetik der Charité – Universitätsmedizin
Berlin, seit 2011 hat er eine Professur an diesem Institut
inne. Uwe Kornak ist darüber hinaus seit April 2014 Leitender Wissenschaftler am BCRT.
24
Kornak and his colleagues at the
BRCT will be developing genetic
tools designed to alleviate, or
even cure, symptoms in children
suffering from osteopetrosis.
Röntgenbild eines Osteopetrose-Patienten
(links) und einer gesunden Person (rechts)
X-ray of Osteopetrosis-Patient (left) and
healthy person (right)
25
„Die von der schweren Form der Krankheit betroffenen Kinder sind meist schon
zu Beginn ihres Lebens sehr krank.“
“Most children affected by the
severe form of the disorder
are seriously ill from birth.”
While some tirelessly create solid structures, others tear the
substance down again, thus making space for new ones. The
talk is of osteoblasts (bone builders) and osteoclasts (bone
eaters) which populate the human skeleton. Whether during
childhood or adulthood, our skeleton depends on these
specialized cells which, together, make growth possible and
determine the architecture and stability of our bones.
L i f e h a n gi n g b y a s i l k t h r ea d
Just how impor tant bone-eating cells are becomes clear
when they no longer automatically do the right thing. Roughly
one out of every 250,000 children is born without properly
functioning osteoclasts; statistically speaking, this means that
two to three babies are born every year in Germany with
bone-eating cells that are not able to do their work properly.
They suffer from a disorder called malignant infantile osteopetrosis or “marble bone disease”. A milder form known as
Albers-Schönberg disease is about ten times more common.
“Most children affected by the severe form of the disorder
are seriously ill from bir th”, says Uwe Kornak, a principal
investigator“ at the BCRT. His work deals with the genetic
basis of this serious hereditary disease which, if left untreated,
always proves fatal. For him, the challenge is to gain a detailed
understanding of the genesis of osteopetrosis in terms of
its molecular biology. In the coming years, Kornak and his
colleagues at the BRCT will be developing genetic tools
­designed to alleviate, or even cure, symptoms in children
suffering from osteopetrosis.
T h e h i gh pr i c e o f t r eat m e n t
At the moment, the only effective treatment for children
with malignant infantile osteopetrosis is the transplantation
of foreign blood-forming stem cells (so-called hematopoetic
stem cells). “Without these stem cell transplantations most
young patients would not live to see their 10th bir thday”, says
Kornak.
“If the transplantation of foreign stem cells is a success the
children will go on to develop well. But, unfor tunately, despite
its healing potential, stem cell transplantation is also associated with a cer tain complication rate”, he explains. “If anything
goes wrong – and unfor tunately there are several things that
can go wrong – children can die”, says the exper t, putting the
dilemma in a nutshell.
First on the list of potential problems and risks is the search
for a compatible stem cell donor as it is not always possible
to find a match within the family. If the search is prolonged,
valuable time can be lost because existing damage, especially
when the optic nerve is affected, cannot be reversed even
with a successful stem cell transplantation.
Doch nicht nur die Masse macht’s. Manfred Gossen achtet selbstverständlich
auch auf Klasse.
26
The procedure itself is relatively harmless: stem cells are
administered in the same way as a blood transfusion. But
both before and after the procedure, these children, who are
already very sick, have to endure several energy-sapping and
risky treatments. “For instance, the body’s own bone marrow
is deliberately ‘poisoned’ by means of chemotherapy. This
‘conditioning’ is necessary so that the foreign donor cells can
find space to establish themselves in the first place. However,
if the transplanted cells fail to function as hoped, a lifethreatening shor tage of the red and white blood cells that
are produced by the bone marrow ensues”, says Kornak.
Even if the transplantation itself is a success, as time goes on
the body can still reject the transplant. And because of the
need for drugs to suppress the immune system, infections
(such as pneumonia) take hold again and again.
A way o u t o f t h e di l e m m a
The uncer tain outcome of transplantation, the massive side
effects – Uwe Kornak would like to spare children with osteopetrosis all of those things. To achieve his goal, he intends
to explore new avenues. Within the framework of a project
entitled “Modification of human stem cells to improve their
therapeutic potential” Kornak is working side-by-side with
BCRT researchers Manfred Gossen and Harald Stachelscheid
and their teams.
“The first step is to take hematopoetic stem cells from the
patients. It’s quite easy to harvest them from the blood”, says
Kornak. Researchers from his team will then repair the stem
cells by taking foreign DNA – namely, one of those genes
needed for proper osteoclast functioning in healthy individuals – and inser ting it into the stem cells. “Using genetic
engineering techniques we will fit the defective DNA with
a prosthesis, so to speak”, says Manfred Gossen, cell biologist and sub-project leader. This molecular prosthesis should
balance out the fatal effects of the pathogenic mutations in
the TCIRG1 gene. If the strategy works, harmony would be
restored in the duet between osteoclasts and osteoblasts.
But it’s not just bulk that
matters. Naturally Manfred
Gossen also pays
attention to quality.
“Of course, the gene needed for functional osteoclasts can’t
be randomly inser ted just anywhere in the genetic material
of the stem cell. That would be dangerous”, says Kornak. If
introduced at the wrong location it could interfere with other
genes and, for example, trigger the development of leukemia.
That is why the geneticist wants to implant the TCIRG1 gene
into DNA segments which are not without good reason
referred to as “safe harbors”. In these safe harbors the genetic
prostheses can unfold their healing effects without interfering
with the precisely orchestrated function of the other genes.
The gene therapy method which is being developed by joint
forces at the BCRT and which is expected to undergo testing
in the coming years has significant advantages: The stem cells
used for the transplantation would come from the sick child’s
own body. As a result, in the ideal scenario, the tedious and
not always successful search for a suitable donor would be
eliminated. In this way the complications caused by conditioning and transplant rejection could be avoided.
Go f or t h a n d m u lt i ply !
As promising as the concept sounds, there are a number of
obstacles to be overcome before it can be translated into
practice. Developing suitable methods for cultivating stem
cells is one of those obstacles. “The best repaired stem cells
are of no use to us if we are not able to reproduce them
on a large scale”, Manfred Gossen explains. “Expansion“, as
it is called in the technical jargon, is his motto. The plan is to
experiment at a later stage with various biomaterials in an
effor t to find suitable growth substrates. The cultivated cells
have to feel so comfor table in their environment that they
produce plenty of offspring. “For gene therapy it is crucial to
have enough repaired cells on hand that can be introduced
into the patient’s body”, says Gossen.
But it’s not just bulk that matters. Naturally Gossen also pays
attention to quality. This means that before the stem cells are
cultivated they undergo selection to ensure they have the
desired traits. The “prosthetic genes” must be fixed in the
O S TE O PETR O S I S
In children affected by osteopetrosis the bone-eating cells (osteoclasts) do not function
properly. As a result, severe health problems arise either in the uterus or shortly after
birth: bone tissue accumulates, but at the same time the bones are susceptible to fractures.
The cause of this abnormal bone development is congenital. Just a few wrongly arranged
gene components can cause the bone-eating cells to fail to do the work they perform
27
tirelessly in healthy individuals.
Uncontrolled bone growth impinges on important nerve pathways so that children with
osteopetrosis frequently go blind or deaf. As the calcium present in the blood gets ‘sucked’
into the rapidly growing bones in large amounts, the resulting blood calcium deficiency can
lead to seizures.
Ultimately, there is no more space left in the long bones for the marrow cavities which are
normally filled with bone marrow. This bone marrow displacement has dramatic consequences in spite of the fact that the liver and spleen attempt to take over some functions:
Insufficient amounts of blood cells and immune cells are formed in the body of affected
individuals, making it easier for infections, anemia and bleeding to develop.
right position. Researchers in Manfred Gossen’s team have
already laid the groundwork in this area providing a strong
foundation for the project.
A br i gh t v i s i on f o r t h e f u t u r e
“In the grand scheme of things, however, we are still at the
humble beginnings” says Uwe Kornak. At the moment all the
experiments for this project are taking place in petri dishes
and test tubes. But BCRT researchers are already planning
to perform the first tests in mice. For this purpose, they will
select animals that have osteopetrosis as a result of a genetic
modification and so serve as good models of the disease.
If, after extensive testing, the BCRT’s therapeutic approach
proves effective and safe for humans, osteopetrosis patients
would not be the only ones to benefit. According to Uwe
Kornak, other diseases such as leukemia and thalassemia are
also caused by genetic defects of the blood-forming stem
cells. “Our approach with the genetic prosthesis could be
exemplary for various other therapies,” he says. “It would be
extremely fulfilling if our gene prosthesis could be used to
help as many people as possible. It might be very tiny, but it
has enormous potential.”
Dr. Manfred Gossen, 52, has studied biology. He did his doctorate at the Zentrum
für Molekulare Biologie Heidelberg (ZMBH); after his doctorate, Gossen went to
the University of Berkely, USA for five years. In 1999, he moved back to Germany
to continue his research at the Max-Delbrück-Center for Molecular Medicine in
Berlin. Since 2008, Gossen has been group leader of the research group “Genetic
Engineering” in BCRT’s research field “Molecular Analysis and Engineering”. Since
2013, he has been working at the Institute for Biomaterial Science of the Helmholtz Zentrum Geesthacht GmbH (Campus Teltow).
Prof. Dr. rer. nat. Uwe Kornak, 45, has studied biochemistry and medicine in
Berlin and Hamburg. In 2001, he received his doctoral degree in natural sciences.
Kornak spent time as a postdoc in Hamburg and Paris before star ting in 2003
as research assistant at the Max Planck Institute for Molecular Genetics in Berlin.
Since 2004, Kornak has been group leader at the Institute for Medical Genetics
and Human Genetics of the Charité – Universitätsmedizin Berlin where he received a professorship in 2011. Since April 2014 Uwe Kornak has been principal
investigator at the BCRT.
Prof. Dr. Nan Ma
Snapshot
28
One of her recent research focus
is to study the physical signals
on the stem cell activity.
Nan Ma star ted out as a dentist in her homeland of China.
But dental repairs such as bridges and fillings appeared to
her a mere makeshift. This prompted her to continue her
scientific training, and she went on to study tissue engineering
for her PhD thesis at the National University of Singapore. To
fur ther pursue her goal of tissue regeneration, she eventually
moved to Germany. That was a bold step, as she herself says,
but she was attracted by the remarkable developments in the
life sciences in Germany.
Selected as a junior research group leader suppor ted by the
Helmholtz Association, she investigated at the University of
Rostock the underlying mechanism of stem cell mediated cardiac repair and how to improve therapeutic potential of stem
cell therapy and enhance their functional benefit in cardiac
tissue. Fur ther, Nan Ma was promoted as the depar tment
head of biocompatibility at the Institute of Biomaterial Science in Teltow, Helmholtz-Zentrum Geesthacht GmbH (one
of the three major founders of the BCRT). Here she enjoys
the fruitful collaboration, various research oppor tunities and
crosstalk between different disciplines under one roof. She
explores interactions between cells and biomaterials, working
closely with colleagues from other disciplines.
One of her recent research focus is to study the physical
signals such as surface geometry and its influence on the
stem cell activity. In 2013, Nan Ma was appointed Associate
Professor (W2) at the Freie Universität Berlin. In her role as
spokesperson of the Helmholtz Graduate School for Macromolecular Bioscience, she is also committed to promoting
application-oriented and interdisciplinary research.
by Stephanie Eichler
Elf Fragen an Andreas Thiel
Eleven Questions for Andreas Thiel
30
Unser Immunsystem
funktionier t bis zu einem
Alter von etwa 30-40
Jahren sehr effektiv,
danach geht es abwär ts.
Andreas, mit „Blutjung geblieben“ seid
Ihr eines unserer Highlights bei der
„Langen Nacht der Wissenschaften“.
Kannst Du kurz erläutern, was Ihr da
macht?
Wir nehmen den Besuchern vor Ort Blutproben ab und analysieren diese in einem
Schnelltest. Anhand des Vorkommens eines
bestimmten Typs von T-Lymphozyten, einer
Untergruppe der weißen Blutkörperchen,
können wir das Alter des Blutspenders
ungefähr ermitteln. In einem kurzen Vortrag
stellen wir die Ergebnisse vor und diskutieren mit den Besuchern darüber. Wir müssen
dabei immer wieder betonen, dass das von
uns ermittelte Ergebnis keine Aussage über
die Gesundheit der Probanden erlaubt; es
stellt in gewisser Weise ein Korrelat für das
immunologische Alter des Probanden dar.
derungen innerhalb bestimmter Leukozytentypen mit dem Alter.
Wir verstehen noch sehr wenig über diese
und viele andere Immunsignaturen humaner Leukozyten und in welchem direkten
Zusammenhang sie mit Krankheiten oder
einer Veranlagung für Krankheiten stehen.
Das versuchen wir in den Vorträgen immer
wieder darzustellen.
Was hat dieser Programmpunkt mit
Deiner Forschung zu tun?
Wie schon gesagt: Wir interessieren uns
in unseren Projekten dafür, wie sich das
menschliche Immunsystem mit dem Alter
verändert. Erstmal ist unser Blick hier auf
das „normale“ Altern gerichtet; ein ganz
normaler Vorgang also. Erst in einem zweiten Schritt werden wir versuchen, normale
altersbedingte Veränderungen auch in
Krankheitssituationen zu untersuchen. Viele
Zivilisationskrankheiten sind mit dem Alter
assoziiert. Eine grundlegende Frage ist: Sind
Veränderungen im Immunsystem eine Folge
Zusätzlich zur Analyse der oben beschriebenen „Signatur des immunologischen Alters“
führen wir mit den Blutproben der freiwilligen Spender etliche andere Tests durch.
Auch hier sind wir erst auf der Suche nach
Assoziationen oder Korrelationen von Verän-
dieser Krankheiten, oder stellen sie selbst
gar eine Ursache dar?
Unser Immunsystem funktioniert bis zu
einem Alter von etwa 30–40 Jahren sehr
effektiv, danach geht es abwärts. Das beste
Beispiel hierfür ist, dass ältere Menschen auf
viele Impfungen schlechter reagieren. Und
da setzt der Fokus unserer Forschung an:
Was passiert im Immunsystem mit zunehmendem Alter? Was genau verändert sich?
Und was sind die Ursachen für die Veränderungen? Was sind die Folgen von zellulären
Alterungsprozessen und was von im Alter
häufiger auftretenden subklinischen Entzündungsprozessen?
Wie bist Du zur Immunologie gekommen?
Von Haus aus bin ich Biologe. Im Studium
hat mich die Pharmakologie als Nebenfach
besonders geprägt. Unser Professor hat
sehr anschaulich erklärt, wie Krankheiten
entstehen bzw. aufrechterhalten werden
und, viel wichtiger, wie bestimmte Medikamente bei Krankheiten wirken. Dabei wurde
sehr deutlich, dass wir weder bei den großen
Zivilisationskrankheiten in der westlichen
Welt noch bei Infektionserkrankungen in der
Dritten Welt kurative Therapien zur Hand
haben. Das war im Grunde mein Ansporn.
Die Immunologie war damals (und ist es
heute noch viel mehr) die zentrale Forschungsdisziplin; hier laufen die Verständnisfäden zusammen, um all diese Krankheiten in ihrer Pathogenese zu verstehen.
Was war Deine wichtigste Entdeckung?
Das bin nicht nur ich allein, wir arbeiten
immer im Team. Da gibt es mehrere wichtige
Entdeckungen, die wir gemacht haben.
Unsere wichtigste Entdeckung war aber,
dass die zytotoxischen T-Zellen nicht nur
andere Zellen „killen“ (beispielsweise Virus-infizierte Zellen), sondern dass etwa ein
Drittel von ihnen anderen Zellen „hilft“, bestimmte Differenzierungsprogramme zu aktivieren. Das klassische Konzept von T-Zellen
sieht eine Art Arbeitsteilung bei ihnen vor:
Eine bestimmte Sorte T-Zellen „hilft“ (die
CD4+ T-Helfer-Zellen) und andere T-Zellen
(CD8+ zytotoxische T-Zellen „killen“). Das
konnten wir widerlegen: Wir haben demonstriert, dass nicht alle zytotoxischen T-Zellen
„killen“, sondern dass es eine große Anzahl
CD8-T-Zellen gibt, die „helfen“.
Was hat Deine Forscherkarriere mit Dir
gemacht?
Ich muss mich laufend selbst hinterfragen,
wie ich mit dem heutigen Forschungsbetrieb umgehe. Passe ich mich den geltenden
Regeln an, die sich vor allem in den letzten
10-15 Jahren sehr stark verändert haben? Es
geht mittlerweile weniger um langfristige
Inhalte und mehr um schnelle Ergebnisse; das ist auch eine Folge der modernen
Kommunikationsmittel. Durch sie ist auch
die Wissenschaft sehr schnell geworden.
Außerdem werden die Methoden komplexer, so dass zum Teil Forschungsergebnisse
aus sehr aufwendigen Projekten nicht mehr
nachprüfbar sind.
Was macht Dir Spaß an der Arbeit?
Eigentlich ist es reine Neugier. Es gibt noch
immer so viel Unentdecktes in der Medizin.
Ich muss mir die Freiheit zu entscheiden,
was ich forsche, zwar hart erarbeiten; zum
Beispiel, indem ich regelmäßig erfolgreiche Projekte einwerbe. Aber wenn mir das
gelingt, ist diese Freiheit unbezahlbar.
Ich hatte während meiner Doktorarbeit
das große Glück, dass mir mein Betreuer
die Möglichkeit gegeben hat, mich frei zu
entfalten und selber auszutesten, wo meine
Grenzen sind. Dabei stand er mir aber als
Diskussionspartner immer zu Verfügung.
Was gibst Du Deinen Doktoranden mit
auf den Weg?
Kritisch sein, selbst denken. Und so schnell
wie möglich selbständig werden – auch
mir gegenüber. Die Doktoranden wollen
heutzutage den roten Teppich ausgerollt
bekommen. Und leider fördern das manche
Eigenarten der strukturierten Graduiertenprogramme sogar. Aber so funktioniert
Wissenschaft nicht. Wenn man alles vorgesetzt bekommt – etablierte Methoden, eine
interessante Fragestellung, ein sicheres Ergebnis –, ist das im eigentlichen Sinne keine
naturwissenschaftliche Doktorarbeit mehr.
Was frustriert Dich?
Vor allen Dingen die immer stärker werdende fehlende Transparenz bei der Vergabe
von Forschungsmitteln. Oft ist es so, dass
je mehr Geld zu verteilen ist, umso weniger
Leute begutachten die Anträge, bzw. es wird
an einen sehr kleinen Kreis verteilt.
Wo siehst Du neue Herausforderungen
für die Regenerative Medizin?
Eine Zeitlang und eigentlich immer noch
wurden Stammzellen sehr gehypt. In vielen
Kommentaren werden sie immer noch als
eine Art heiliger Gral regenerativer Therapien gesehen. Allerdings konnten viele der
Versprechen bisher nicht eingelöst werden.
Bei den Immunologen dreht sich im Moment alles um Krebs. Hier gab es eine sehr
lange Durststrecke. Jetzt aber sind Studien
erschienen, die bei 40 Prozent der Melanompatienten lang anhaltende Therapieerfolge
aufweisen. Das ist ein großer Schritt in eine
richtige Richtung.
31
Wir sagen, wir arbeiten an der „Medizin
der Zukunft“. Haben wir schon etwas
davon eingelöst?
Vielleicht werden wir in Zukunft personalisierte Medizin machen. Das heißt, dass man
bei teuren Therapien vorher herausfiltert,
wer auf welche Therapie anschlägt. Da misst
der Arzt vorher ein Set von Parametern und
weiß dann, welche der therapeutischen
Optionen für den Patienten am sinnvollsten
ist. Das ist eine große Chance, dass man mit
relativ preisgünstigen Tests vorher entscheiden kann, was man macht und dann bei einem Großteil der Behandelten eine Heilung
erfolgt. Ich glaube in der Tat, dass solche
therapeutischen Ansätze in den nächsten
zehn Jahren auch in die Realität umgesetzt
werden.
Auch im nächsten Frühjahr gibt es eine
„Lange Nacht der Wissenschaften“. Seid
Ihr wieder dabei?
Ja, das ist zwar ein sehr hoher (auch finanziell hoher) Aufwand, aber wir profitieren ja
auch sehr davon. Wir sind sicherlich wieder
dabei.
Prof. Dr. Andreas Thiel, 50, ist Leitender Wissenschaftler
am BCRT. Er hat Biologie in Hannover und Köln studiert,
seine Doktorarbeit zum Thema „Isolierung und funktionale Charakterisierung von peripheren Stammzellen und
Vorläuferzellen des hämatopoetischen Systems“ schrieb
er am Institut für Genetik der Universität Köln (1998). Er
leitet am BCRT den Forschungsbereich „Regenerative Immunologie und Altern“.
32
Pharmacology made a lasting
impression on me.
Andreas, your contribution “Blutjung geblieben” is one of the
highlights at the “Long Night of Sciences”. Can you tell us briefly what it’s all about?
We take blood samples from the visitors right here on-site
and analyze those samples using a quick test. Based on the
occurrence of a cer tain type of T lymphocyte – a subgroup
of white blood cells – we are able to determine approximately the age of the blood donor. We then give a shor t talk
in which we present the results and discuss them with our
visitors. We have to make sure to emphasize that we cannot
draw any conclusions about the health of the par ticipants
from our results; in a way, the result correlates to the immunological age of the test subject.
We still understand very little about these and many other
immune signatures of human leukocytes and how they are
directly connected to disease or predisposition. We try to
make this point again and again in our presentations.
Besides analyzing this “signature of immunological age“ we
also perform numerous other tests on the blood samples
taken from our voluntary donors. Here too, we are still only
searching for associations or correlations of age-related changes within cer tain leukocyte types.
What does this program item have to do with your research?
As I already mentioned, we are interested in finding out how
the human immune system changes with age. First of all we
direct our attention to “normal” aging – a perfectly normal
process. Only in a second step will we try to analyze normal
age-related changes in disease situations too. Many diseases
of civilization are associated with age. A fundamental question
is: Are immune system changes a consequence of these diseases or are they in fact a cause?
Our immune system works very effectively up to the age of
about 30-40; after that it goes downhill. The best example of
this is that older people show a poorer response to many
vaccinations. This is where the focus of our research is placed:
What happens in the immune system with increasing age?
What exactly changes? And what causes these changes? What
are the consequences of cellular aging processes and the
subclinical inflammatory processes that occur more frequently with age?
How did you end up working in immunology?
I’m a biologist by training. During my studies pharmacology
made a lasting impression on me. Our professor described
very vividly how diseases emerge or persist and, far more impor tantly, how cer tain drugs act on diseases. It became very
clear that we have no curative therapies at hand to deal with
either the great diseases of civilization in the Western world
or with infectious diseases in the Third World. Essentially,
that’s what spurred me on. At that time (and even more so
today) immunology was the central research discipline; this is
33
where the different strands of information come together so
that the pathogenesis of all these diseases can be understood.
What do you enjoy about your work?
It’s pure curiosity, really. There is still so much to be explored
in medicine. I have to work hard for the freedom to decide
what I will research – by regularly leveraging funding for
successful projects, for example. But once I succeed, the
freedom is invaluable.
During my PhD studies I had the good for tune to have a
supervisor who gave me the oppor tunity to develop freely
and to test my limits myself. At the same time, he was always
available if I needed a discussion par tner.
What frustrates you?
What frustrates me most is the increasingly lack of transparency in the allocation of research funds. Often, the more
money there is to be distributed, the fewer people there are
reviewing the proposals, or the funds are allocated to a very
small circle.
What was your most important discovery?
It’s not just me, we always work as a team. We’ve made several impor tant discoveries. But the most impor tant one was
that cytotoxic T-cells don’t just “kill” other cells (for example
virus-infected cells), but that about one third of them “help”
other cells to activate specific differentiation programs. The
classic concept of T-cells envisages a kind of division of labor :
a cer tain type of T-cells (the CD4+ T-helper cells “help”)
­while other T-cells (CD8+ cytotoxic T cells “kill”). We managed to disprove this. We demonstrated that not all cytotoxic
T-cells “kill” but that there are a large number of CD8 T-cells
that “help”.
How has your research career changed you?
I constantly have to question how I handle today’s research
operations. Should I conform to the current rules which have
changed so much, especially in the last 10-15 years? Meanwhile the focus is less on long-term content and more on
quick results; that is also a consequence of modern communication tools. As a result, science is also moving at a very fast
pace. And the methods are becoming ever more complex so
that some research findings from very sophisticated projects
are no longer verifiable.
What tips do you give your PhD students?
Be critical, think for yourself. And become independent as
soon as possible – also from me. Today’s PhD students want
to have the red carpet rolled out for them. And, unfor tunately, some features of the structured graduate programs
actually encourage this. But science doesn’t work like that.
If everything is served up to you on a plate – established
methods, an interesting research question, a reliable result –
then it’s no longer a scientific doctoral thesis in the true
sense.
Where do you see new challenges for regenerative medicine?
There was a lot of hype around stem cells for a while, and
actually there still is. In many commentaries they are seen as
the Holy Grail of regenerative therapy. But so far many of
the promises have remained unfulfilled.
For immunologists, everything is revolving around cancer at
the moment. After a very long dry spell in the field, studies
demonstrating long-term treatment success in 40 percent
of melanoma patients have been published. That’s a very big
step in the right direction.
We say we’re working on the “medicine of the future”. Has
anything of this claim been accomplished yet?
Perhaps we will be offering personalized medicine in the
future. That means filtering out who will respond to which
treatment before expensive treatments are initiated. Beforehand the physician measures a set of parameters and then
knows which therapeutic options are the most promising for
that patient. There’s a very good chance that with relatively
cheap tests one will be able to decide what to do next and
the majority of patients treated will recover. I believe in fact
that such therapeutic options will become a reality within
the next ten years.
The next “Long Night of Sciences” will take place next spring.
Will your group be taking part again?
Yes, although it’s a big under taking (also financially), we also
benefit from it. I’m sure we’ll be here again.
Prof. Dr. Andreas Thiel, 50, is a principal investigator at the BCRT. He studied
biology in Hanover and Cologne. Thiel wrote his PhD thesis on the topic “Isolation and functional characterization of peripheral stem cells and progenitor
cells of the hematopoietic system” at the Institute for Genetics of the University
of Cologne (1998). He heads the research area “Regenerative Immunology and
Aging” at the BCRT.
The BSRT A professional interdisciplinary training for
doctoral candidates and postdocs
34
Our program is particularly
attractive for those who want to
translate their research findings
into clinical applications.
The Berlin-Brandenburg School for Regenerative Therapies
(BSRT) is BCRT’s ‘talent factory’. Since 2009 the school has
been funded through the Excellence Initiative of the German
Federal Government. Engineers, natural scientists or clini­
cians – all doctoral and postdoctoral researchers at the BSRT
are educated in regenerative medicine in one of the three
specialized tracks. The main goal of the program is the close
collaboration between the three tracks and beyond each
candidate’s par ticular field of exper tise. This is because studying regenerative medicine requires specialists from different
disciplines who work together on the overall goal to repair
dysfunctional cells, tissue or organs. “Our program is par ticularly attractive for those who do not just want to concentrate
on pure research but who want to translate their research
findings into clinical applications”, says Georg Duda, spokesperson for the BSRT.
Initially the BSRT concentrated on doctoral candidates, but
since the beginning of the second funding period in November 2012 the program has been expanded to young postdocs
who have only recently graduated. The school seeks to attract
young researchers with original and innovative ideas who are
keen to work on their first independent postdoctoral project
within the BSRT network. Candidates are required to submit
a project proposal describing their research plan. The best
and most relevant applications are selected and the candidates are invited to meet with BSRT faculty to fur ther refine
their proposal.
The postdocs who join the BSRT will have access to its
research network and will be suppor ted by experienced
senior scientists. They will also gain teaching experience in
higher education. One impor tant focus of the program is to
impar t teaching methods and tools in order to prepare the
young researchers for a career in academia: “We educate our
postdocs in student-centered teaching strategies; that means
actively engaging students beyond mere listening. Our postdocs can establish their own teaching por tfolio with modern
didactic approaches in higher education”, says BSRT coordinator Sabine Bar tosch. The young scientists can immediately
practice their newly acquired teaching skills on the BSRT
doctoral candidates.
35
BioThinking
As there is a growing need for innovation
and interactions across disciplinary
boundaries, it is our responsibility to
educate a new generation of scientists who
are equipped to rise with the challenges
of our times. Therefore, the BSRT in
cooperation with the Hasso Plattner
Institute (HPI) in Potsdam developed
BioThinking, a worldwide unique program
using Design Thinking as an innovation
driver in biomedical sciences. Design
Thinking is a methodology for innovation
that combines creative and analytical
approaches, and requires collaboration
across disciplines.
Engineering Track for students of material sciences, engineering, physics and chemistry
Biology Track for students of biology, biochemistry, bioinformatics, immunology and
veterinary medicine
Clinical Scientist Track for young clinicians who are doing their clinical specialization and who receive protected time for their scientific research
Die Zell-Spezialistinnen
The Cell Specialists
36
Claudia Wessling
Wir haben die CardAP-Zellen aus
Eigengewebe von Patienten isolier t
und wir hoffen, dass sie einmal helfen, Herzmuskelschwäche behandeln
zu können.
Mario Thiele: Rattenmuskel / Herz
Nährstofflösung
Nutrient solution
Frau Van Linthout, Frau Haag, für ihre
Entdeckung und Entwicklung der sogenannten CardAP-Zellen wurden Sie 2014
für den Innovationspreis Berlin-Brandenburg nominiert. Was verbirgt sich
eigentlich hinter dieser Abkürzung?
Van Linthout: CardAP ist aus dem englischen
Begriff „Cardiac-derived Adherent Proliferating cells“ abgeleitet, auf Deutsch kann man
vielleicht sagen: Herzabgeleitete, haftende
Zellen für die Herztherapie. So ähnlich heißt
auch das interdisziplinäre Projekt, an dem
wir am BCRT seit etwa sechs Jahren arbeiten.
Wir haben die CardAP-Zellen aus Eigengewebe von Patienten isoliert und wir
hoffen, dass sie einmal helfen, Herzmuskelschwäche behandeln zu können. Das ist eine
Krankheit, die bis heute mit Medikamenten
nicht in den Griff zu bekommen ist.
Woher kam denn eigentlich die Idee,
überhaupt in diese Richtung zu forschen?
Haag: Von unseren Chefs, Professor Michael
Sittinger und Professor Carsten Tschöpe. Die
beiden haben sich über ihre jeweiligen Projekte ausgetauscht und daraus wurde dann
ein gemeinsames Forschungsvorhaben.
Van Linthout: Wir hatten hier gute Voraussetzungen, so ein Projekt anzugehen. In der
Arbeitsgruppe meines Chefs Carsten
Tschöpe an der Charité werden regelmäßig
Biopsien bei Herzpatienten entnommen, in
Fällen, bei denen klinische Parameter allein
noch keinen Aufschluss geben, ob jemand
zum Beispiel eine kardiale Entzündung
oder Virusinfektion hat. Bei diesen Untersuchungen wurde dann Herzgewebe für
Forschungszwecke gewonnen. Die Zellisolierung war dann Marions Aufgabe.
Haag: Einfach war das nicht, denn es stellten
sich viele technische Fragen. Zum Beispiel,
wie die Zellen aus dem Gewebe isoliert werden können und welche Laborbedingungen
nötig sind, um sie zum Wachsen zu bringen.
Das Besondere war, dass wir mit humanem
Gewebe arbeiten konnten.
37
Inzwischen haben Sie mit den CardAPs,
die ja auch bereits patentiert sind, schon
vielversprechende Ergebnisse erzielt?
Van Linthout: Wir konnten in Experimenten
nachweisen, dass die aus dem Herzgewebe
des Patienten gezüchteten Zellen kardiale
Entzündung, Apoptose und Remodulierung
unterdrücken können. Auch die kardiale Viruslast kann durch CardAP-Zellen reduziert
werden. Das ist wirklich ein Unikum, bei
Experimenten mit mesenchymalen Stammzellen ist das so nicht beobachtet worden.
Haag: Mesenchymale Stammzellen sind
natürlich auch bedeutend für regenerative
Zelltherapien, weil sie multipotent sind,
sich also zu allen möglichen Formen von
Zellen entwickeln können. Unsere These ist
allerdings, dass in manchen Fällen gewebespezifische Zellen wie CardAP-Zellen sinnvoller sind. Unter anderem arbeitet unsere
Tissue-Engineering-Gruppe hier am Institut
zum Beispiel auch mit Knorpelzellen zum
Wiederaufbau geschädigter Gelenke.
Und wann, glauben Sie, werden die
­Patienten von Ihren Erkenntnissen
­profitieren können?
Haag: Geplant ist, dass wir 2016 mit der
ersten Phase der klinischen Studie beginnen
können. Wir wollen dann hier an der Charité
mit zunächst 24 Patienten prüfen, ob die Zellen vor allem sicher sind und zu einer Verbesserung der Herzfunktion führen. ­Davor
sind aber noch einige Genehmi­gungen einzuholen, denn die Sicherheit des ­Patienten
steht natürlich an erster Stelle. Weil aber
Zelltherapeutika noch relativ neu sind, ist
nicht ganz klar umrissen, wie man den
hohen Anforderungen für Unbedenklichkeit
und Sicherheit gerecht werden kann.
Van Linthout: Und bei der klinischen Studie
kommen nach Phase I natürlich noch die
Phasen II und III, mit mehr Patienten und
zusätzlichen Kontrollen. Bis das Ganze in der
Breite beim Patienten ist, werden wohl noch
einige Jahre vergehen.
Ist eine solche Therapie mit aus eigenem Herzgewebe gezüchteten Zellen
nicht auch sehr teuer für das Gesundheitssystem?
Haag: Na ja, das ist relativ. Bedenken Sie,
dass jährlich etwa 60.000 Menschen an einer
Herzinsuffizienz erkranken. Die Kosten für
das Gesundheitssystem gehen dabei in die
Milliarden. Wenn zum Beispiel nur noch
eine Herztransplantation hilft, ist eine
Therapie mit CardAP-Zellen sicherlich
deutlich billiger. Wir kalkulieren die
Behandlungskosten mit etwa 25.000 Euro,
aber der Kostenrahmen hängt auch stark
davon ab, wie die Auflagen der Behörden
gestaltet werden. Derzeit ist viel Bewegung
in der Gesetzgebung für die Zulassung von
Zelltherapien. Man weiß noch nicht, wie das
ausgeht. Darüber hinaus sind bei unserem
Projekt aber auch weitere Forschungsarbeiten geplant.
Welche sind denn das zum Beispiel?
Van Linthout: Bislang arbeiten wir mit sogenannten autologen Zellen. Das heißt, der
Patient bekommt nur Zellen injiziert, die
Apoptose kontrollierter, durch Genexpression gesteuerter „Selbstmord“ der Zelle, der keine
Entzündungsreaktion auslöst
Remodulierung durch eine Erkrankung ausgelöste Veränderungen im Zellgewebe
38
Mesenchymale Stammzellen Stammzellen des Bindegewebes, die sich
überwiegend im Knochenmark finden;
sie sind multipotent, das heißt, sie können noch in eine Vielzahl von Zellen differenzieren
aus seinem eigenen Herzgewebe gewonnen
wurden. Uns interessiert nun, ob man auch
allogene, also aus fremdem Herzgewebe
stammende Zellen, verwenden könnte. Bei
der Behandlung hätte es große Vorteile, weil
solche Zellen schneller verfügbar wären und
nicht erst aus Patientengewebe gewonnen
werden müssten. Allerdings müssen wir nun
testen, ob und unter welchen Bedingungen
es Abstoßungsreaktionen geben könnte.
Das gehen wir jetzt, parallel zur geplanten
klinischen Studie, schon an – und zwar in
Zusammenarbeit mit den Immunologen hier
am BCRT. Da zahlt sich wieder mal aus, dass
unser Institut den Transfer zwischen den
Fachgruppen so fördert.
Haag: Es gibt im Zusammenhang mit den
CardAP-Zellen auch noch einige praktische
Fragen zu klären. Im Moment arbeiten wir
an einem verbesserten Transport der Zellen
vom Labor in die Klinik. Die Zellen müssen
48 Stunden in einer Verpackung und einem
passenden Nährmedium überstehen. Dann
muss der Arzt das Ganze schnell und einfach
aufziehen und injizieren können, ohne dass
die Zellen kontaminiert oder beschädigt
werden. Das Problem klingt profan, ist aber
dennoch nicht immer einfach zu lösen. Wir
testen gerade eine weitere, sehr vielversprechende Verpackung.
Was reizt Sie als Biologinnen eigentlich
persönlich an der Forschungszusammenarbeit mit Medizinern. Das sind
doch auch sehr verschiedene Welten:
Petrischale versus Patientenbett?
Van Linthout: Ich bin von Haus aus Bioingenieurin/Agraringenieurin, in meiner Heimat
Belgien habe ich das Fach mit Schwerpunkt
Biotechnologie studiert. Mein Spezialgebiet
war schon damals Zell- und Gentechnologie,
aber ich wollte nie eine veredelte Kartoffel
entwerfen. Als ich meine Abschlussarbeit
schrieb, habe ich mich schon in Richtung
Medizin und Kardiologie orientiert. Auch
ein persönlicher Grund hat eine Rolle
gespielt, denn mein Großvater war damals
herzkrank. Neben der Gentherapie begann
ich mich während meiner Zeit als Postdoc in
Italien auch für Zelltherapie zu interessieren.
Ich finde es bis heute superspannend, so
dicht am Patienten zu forschen, wie es in der
Arbeitsgruppe von Carsten Tschöpe gehandhabt wird.
Fortschreiten beitragen. Daraus ergeben
sich dann auch Ansätze, die CardAP-Zellen
und ihre Einsatzmöglichkeiten zu verbessern. Eine Erkrankung lässt sich nur heilen,
wenn man weiß, wie sie entstanden ist.
Haag: Ich habe nach meinem Studium
am Robert Koch-Institut promoviert. Da
mich das produktorientierte Arbeiten der
Tissue-Engineering-Gruppe sehr interessiert
hat, habe ich mich dort beworben. Es gefällt
mir einfach, nah am Produkt zu arbeiten –
auch wenn es natürlich oft viele Jahre dauert,
bis man in der medizinischen Forschung ein
konkretes Resultat in den Händen hat.
Dr. Marion Haag, 47, hat Biologie an der Freien Universität Berlin studiert. Ihre Doktorarbeit zum Thema „Interaktionspartner von Pro-IL-16“ machte sie in der Abteilung „HIV Pathogenese und Impfstoffentwicklung“
des Robert Koch-Instituts. Nach ihrer Promotion ging
sie zu Professor Michael Sittinger an das Labor für Tissue Engineering & Medizinische Klinik mit Schwerpunkt
Rheumatologie und Klinische Immunologie der Charité
- Universitätsmedizin Berlin. Heute arbeitet Marion Haag
im Forschungsfeld „In situ Tissue Engineering“ des BCRT,
wo sie das Projekt „CardAP-Zellen“ leitet.
Wie sieht denn Ihrer Ansicht nach die
Zukunft regenerativer Therapien aus?
Van Linthout: Gerade im Bereich der vielen
Krankheiten, für die es bis heute keine vielversprechenden Behandlungsmethoden gibt,
versprechen die regenerativen Therapien
ganz neue Möglichkeiten. Bei diesen Therapien werden körpereigene Heilungsprozesse
stimuliert – sei es beispielsweise durch
Zell-Applikation oder Genmanipulation,
während bei Standardtherapien oft nur die
Verschlimmerung hinausgezögert wird.
Und wie sehen Sie Ihre nähere und fernere Zukunft als Forscherinnen?
Van Linthout: Ich möchte die Pathogenese von
Herzkrankheiten noch besser verstehen, welche Faktoren zu ihrer Entstehung und ihrem
Haag: Hier am BCRT gibt es viele Projekte,
die sich mit Zelltherapien befassen. An dem
Thema möchte auch ich dranbleiben. Im
Moment aber liegt mir nach der harten und
erfolgreichen Arbeit der vergangenen Jahre
vor allem eins am Herzen: Die CardAP-Zellen endlich in die Klinik zu bringen.
PD Dr. Sophie Van Linthout, 39, hat Biowissenschaften an der Katholischen Universität von Leuven, Belgien, studiert. In ihrer PhD-Arbeit im Fach medizinische
Wissenschaften untersuchte sie, wie HDL (Lipoprotein
hoher Dichte) mittels eines Gentransfervektors erhöht
werden kann. Anschließend ging Sophie Van Linthout
für Ihren Postdoc nach Italien. 2004 wechselte sie nach
Berlin ­
zur Forschungsgruppe von Professor Carsten
Tschöpe. Hier setzte sie ihre bereits zu PhD-Zeiten begonnene ­Forschung zum Gentransfervektor an verschiedenen e­ xperimentellen Modellen kardiovaskulärer Erkrankungen fort. Seit 2009 forscht sie zu Zelltherapien bei
Herzerkrankungen.
links/left: Sophie
Van Linthout
rechts/right:
Marion Haag
I never wanted to design a
genetically enhanced potato.
Dr.Van Linthout, Dr. Haag:You were nominated for the Berlin
Brandenburg Innovation Award 2014 for the discovery and
development of CardAP cells. What does the acronym actually
stand for?
Van Linthout: CardAP stands for „Cardiac-derived Adherent
Proliferating cells“, which is also the title of the interdisciplinary project we’ve been working on for the past six years at
the BCRT. We have isolated CardAP cells from patients’ own
tissue in the hope that they may one day be used to treat
hear t failure – a disease that so far cannot be controlled with
current pharmaceuticals.
Where did the idea to research in this direction come from?
Haag: From our group leaders, Professor Michael Sittinger
and Professor Carsten Tschöpe. They got together to discuss
their respective fields of interest and that led to a joint
research project.
Van Linthout: The conditions for tackling such a project are
good here. In the research group led by my supervisor,
Carsten Tschöpe, biopsies are regularly taken from cardiac
patients when the clinical parameters don’t provide information about whether a patient has, for example, inflammation
of the hear t muscle or a cardiac viral infection. During those
tests hear t tissue samples were also collected for research
purposes. Isolating the cells was Marion’s job.
Haag: That wasn’t so easy because several technical questions arose. For instance, how can cells be isolated from the
tissue and what laboratory conditions are necessary to encourage them to grow? What was special was that we were
able to work with human tissue.
CardAPs have been patented. Have they already shown promising results?
Van Linthout: In experiments we were able to demons­
trate that cells cultivated from the patients’ hear t tissue can
­suppress cardiac inflammation, apoptosis and remodeling. ­­
The cardiac viral load can also be reduced by CardAP cells.
That really is a unique finding – it hasn’t been observed
before in experiments with mesenchymal stem cells.
Haag: Mesenchymal stem cells are of course impor tant for
regenerative cell therapies because they are multipotent,
meaning they have the potential to develop into many different types of cell. However, our theory is that in some cases
tissue-specific cells such as CardAP cells are more useful. For
instance, our Tissue Engineering Group here at the BCRT is
also working with car tilage cells to reconstruct joints that
have been damaged.
And when, do you think, will patients be able to benefit from
your findings?
Haag: We plan to be in a position to enter the first phase
of clinical trials in 2016. With an initial group of 24 patients
Apoptosis controlled, gene expression-driven cell “suicide” which does not trigger an inflammatory response
Remodeling changes in cell tissue as a result of disease
Mesenchymal stem cells connective tissue stem cells found primarily in the bone marrow; they are multipotent, i.e., they have the potential to differentiate 40
into many different cells types
here at the Charité we want to test whether the cells are
above all safe, and whether they lead to an improvement in
hear t function. Before that can happen we have to obtain a
number of authorizations because patient safety is naturally
our primary concern. But because cell therapies are relatively
new there is not so much experience on how exactly the
high health and safety requirements can be satisfied.
Van Linthout: And, in clinical trials, phase I is of course
­followed by phase II and III involving more patients and
additional controls. It could be several more years before the
treatment reaches a wider patient population.
Isn’t this kind of therapy with cells cultured from the patient’s
own cardiac tissue very expensive for the health care system?
Haag: Well, it’s all relative. You have to bear in mind that
roughly 60,000 people are diagnosed with hear t failure every
year. The cost to the health care system runs into billions. If,
for example, a hear t transplant is the only option, CardAP
cell therapy would cer tainly be much cheaper. We calculate
the treatment costs at around 25,000 Euros, but the cost
framework is also highly dependent on how the authorities’
requirements are shaped. At the moment there’s a lot of
legislative activity surrounding the authorization of cell therapies. It’s still not clear what the final result will be. However,
there are also plans to do fur ther research within our project.
Can you give me an example of what that might involve?
Van Linthout: So far we have been working with so-called autologous cells. That means that patients only receive injections
of cells harvested from their own cardiac tissue. Now we are
also interested in exploring whether one could use allogenic
cells, i.e., cells derived from foreign cardiac tissue. That would
offer huge advantages in terms of treatment, because such
cells would be more readily available and would not have to
be harvested from patient tissue first. But before that, we
have to test whether and under what conditions rejection
responses could occur. We have already star ted this work –
together with the BCRT’s immunologists – in parallel with the
planned clinical trial. The fact that our institute promotes the
transfer between the different specialist groups has paid off
once again.
Haag: A number of practical issues still have to be clarified
in connection with CardAP cells. At the moment we are
working on improving the transpor t of the cells from the
laboratory to the clinic. The cells have to survive 48 hours
in packaging and in a suitable culture medium. Then the
physician has to fill the cell preparation into a syringe and
inject the whole lot quickly and easily without contaminating
or damaging the cells. The problem sounds banal, but nevertheless it is not always easily solved. Currently we are testing
another very promising packaging.
As biologists what appeals to you personally about researching
together with clinicians? Those are two very different worlds:
bench versus bedside.
Van Linthout: I studied bioengineering/agricultural engineering
with a focus on biotechnology in my native country, Belgium.
Even back then my specialty was cell and gene technology,
but I never wanted to design a genetically enhanced potato.
While I was writing my final thesis I was already drawn to
the medical field and cardiology. There was also a personal
reason – my grandfather had hear t disease at the time. In
addition to gene therapy, I also became interested in cell
therapy during my time as a postdoc in Italy. To this day I still
find it very exciting to be researching as close to the patient
as we do in Carsten Tschöpe’s group.
Haag: After my studies I completed my PhD at the Rober t
Koch-Institute. Since I was very interested in the productoriented work of the Tissue Engineering Group, I applied
there. I like working close to the product – even though in
medical research it often takes many years to arrive at a
tangible result.
How do you see the future of regenerative therapies developing?
Van Linthout: Regenerative therapies offer entirely new
possibilities for many diseases for which there are still no
promising treatment methods available. In contrast to standard therapies which often only delay deterioration, these
therapies stimulate the body’s inherent healing processes via,
for example, cell application or genetic modification.
41
And how do you envisage your short- and long-term future
as researchers?
Van Linthout: I want to fur ther extend my understanding of
the pathogenesis of hear t diseases and the factors contributing to their emergence and persistence. This will lead to new
approaches for improving CardAP cells and their application
possibilities. A disease can only be cured when we know how
it emerged.
Haag: Here at the BCRT there are several projects that deal
with cell therapies. That’s the topic I want to pursue in the future too. But for the moment, after all the hard and successful
work we’ve done over the past few years, one goal is closest
to my hear t: finally moving CardAP cells into the clinic.
Dr. Marion Haag, 47, studied biology at the Freie Universität Berlin. She wrote
her doctoral thesis on „Interaktionspar tner von Pro-IL-16“ at the Rober t
Koch-Institute Berlin, Depar tment for HIV Pathogenesis and Vaccine Development. Marion Haag then joined Professor Michael Sittinger at the Laboratory
for Tissue Engineering & Medical Depar tment, Division of Rheumatology and
Clinical Immunology at the Charité – Universitätsmedizin Berlin. Today, Marion
Haag works in the research field “In situ Tissue Engineering” of the BCRT, where
she heads the project “CardAP Cells”.
PD Dr. Sophie Van Linthout, 39, studied bioscience engineering (Master in Engineering in Cell and Gene Biotechnology) at the Catholic University of Leuven,
Belgium, where she also performed her PhD in medical science focused at the
development of a HDL-raising gene transfer vector. After her postdoc as Marie-Curie Fellow in Italy, she moved to Berlin in 2004 in the research group of
Professor Carsten Tschöpe to explore the impact of HDL-raising gene transfer in
different experimental models of cardiovascular disorders. Since 2009, her work
is mainly focused at evaluating the potential of cell therapy for the treatment of
hear t failure.
unten: GMP Reinraumlabor
below: GMP Clean Room Laboratory
Prof. Dr. Michael Sittinger
Snapshot
42
An early pioneer in the field of
tissue construction.
The idea of constructing tissues and organs from individual
cells came to Michael Sittinger some 25 years ago while
working on his PhD thesis: given that he had been able to
cultivate large numbers of individual cells from which to isolate cell membranes, the biologist asked whether it wouldn’t
be possible to do the reverse – to bring cells grown in the
laboratory back into tissue form. The idea took hold of him
and never let go. First at the University Clinic Erlangen and
later as leader of the Tissue Engineering Research Group at
the Charité and at the German Rheumatism Research Centre
Berlin (DRFZ) he sought out suitable carrier materials for
human cells and tried out all kinds of substances. When, in
2001, Sittinger’s colleagues first applied three-dimensional
matrix-suppor ted cell transplants in patients in a clinical study
he could be cer tain that his effor ts had finally paid off.
Michael Sittinger is also pursuing this goal with the establishment of several companies engaged in the development and
commercialization of tissue-engineered products. His novel
cell therapies for the regeneration of car tilage and bone
defects are long established in the clinical setting. They involve
first isolating the patient’s own cells, multiplying them in the
lab and then transplanting them back into the patient. In
contrast to non-specific stem cell preparations, here we are
dealing with cells that are taken from the area where tissue
regeneration is to take place.
For his latest development – a therapy designed to treat
hear t failure using patients’ own hear t cells – Michael Sittinger
and his team were nominated for the 2014 Berlin Brandenburg Innovation Award.
by Stephanie Eichler
Michael Sittinger is one of the early pioneers in the field
of tissue engineering. Today, he heads BCRT‘s research field
„In Situ Tissue Engineering“ and the Charité Laboratory for
Tissue Engineering. Together with scientists from other disciplines as well as clinicians he works to ensure that new research findings can be applied quickly to the benefit of patients.
43
Saboteure aus dem Immunsystem
Saboteurs from the immune system
44
Stefanie Reinberger
Wenn Knochenbrüche
nicht heilen, haben körpereigene Abwehrzellen
möglicherweise die Situation falsch interpretier t.
„Die Unterbrechung beim Knochen ist
eine Fraktur“, schrieb Galen von Pergamon
­(129-200 n. Chr.) in „Ars medica“. Dass ein
gebrochener Knochen wieder zusammenwachsen kann, daran glaubte der griechische
Arzt jedoch nicht. Vielmehr ging er davon
aus, dass eine Art Leim, den der Körper
aus Nahrungssäften gewinnt, den Bruch
verschließe und so den Knochen wieder
zusammenfüge.
Heute wissen wir jedoch, dass verschiedene
Zelltypen den Knochen ständig ab- und wieder neu aufbauen. Damit sorgen sie dafür,
dass sich das Skelett an veränderte Aufgaben
und Belastungen anpasst. Darüber hinaus
ermöglicht dieses komplexe Zusammenspiel
verschiedener Zelltypen und molekularer
Faktoren die narbenfreie Heilung eines
gebrochenen Knochens. Somit stellt die
Frakturheilung eine wirkliche Regeneration
dar, indem die ursprüngliche Struktur und
Funktion wieder hergestellt wird – zumindest in den meisten Fällen.
2 0 Pro z e nt
der Kno ch e nbrüche
mache n Pro bl e me
Weitgehend unklar ist bislang allerdings,
weshalb bei manchen Patienten der Bruch
nicht bzw. verzögert heilt. Trotz entsprechender medizinischer Versorgung
verschließt sich bei rund 15 Prozent aller
Knochenbrüche die Fraktur nur verzögert,
bei fünf Prozent heilt der Bruch überhaupt
nicht. „Das ist mit enormen zusätzlichen
Kosten für medizinische Behandlung und
Rehabilitation verbunden“, erklärt Georg
Duda, einer der drei Gründungsdirektoren
des BCRT. „Ebenso schwer wiegt der Verlust
an Lebensqualität: Die Patienten haben starke Schmerzen und sind in ihrer Motorik behindert, da sie die betroffenen Gliedmaßen
nicht im normalen Umfang nutzen können.“
Es besteht also dringender Handlungsbedarf,
um die Ursachen aufzuspüren, die hinter
den schlecht heilenden Brüchen stecken.
Nur so lassen sich Ansatzpunkte für den
45
Paul Zaslansky: 3erlei Knochen
frühzeitigen Einsatz bereits bestehender
Therapien oder sogar verbesserte Therapiemöglichkeiten finden. Wissenschaftler des
BCRT riefen daher das Projekt „ImmunoBone“ ins Leben, in dem sich Experten aus
den Bereichen der Immunologie und des
muskuloskeletalen Systems zusammengefunden haben.
„Uns ging es zunächst vorrangig darum,
Biomarker zu finden, mit denen sich eine
zuverlässige Vorhersage treffen lässt, ob ein
Bruch schwer heilen wird“, erklärt Simon
Reinke, Projektleiter von „ImmunoBone“.
Solche Biomarker können beispielsweise bestimmte Zellen oder Moleküle sein, die sich
gut messen lassen und die typisch sind für
schlecht heilende Brüche. Sie werden zum
Werkzeug für die Klinik: Entdecken Ärzte bei
einem Patienten den betreffenden Biomarker, wissen sie, dass zusätzliche Therapieverfahren notwendig sein werden.
Im Visier haben die BCRT-Wissenschaftler
bestimmte Zellen des adaptiven Immunsystems. „Es gibt zahlreiche wissenschaftliche Hinweise darauf, dass Veränderungen
im Immunsystem ebenso wie chronische
Entzündungen den Knochenmetabolismus
beeinflussen“, erläutert Sven Geißler, Teilprojektleiter von „ImmunoBone“. Könnte ein
ungünstig agierendes Abwehrsystem auch
die Reparatur eines gebrochenen Knochens
verhindern?
W i e d i e Sch utztru p p e
z um Sab ot e u r wir d
Das Immunsystem scheint demnach bei
der Heilung von Knochenbrüchen eine
bedeutende Rolle zu spielen. Der initiale Heilungsprozess kann hierbei in zwei
Phasen untergliedert werden, die pro- und
die anti-inflammatorische Phase. In der
pro-inflammatorischen Phase beginnt die
Knochenheilung damit, dass zunächst ein
Bluterguss im Frakturspalt entsteht, in den
verschiedene Immunzellen einwandern –
etwa Makrophagen, Granulozyten und
Mastzellen. Die eingewanderten Immunzellen schütten eine Reihe von Botenstoffen
aus. Diese Botenstoffe locken nun weitere
46
links/left:
Sven Geißler
rechts/right:
Simon Reinke
Zellen an, die die Reparatur des Knochens
initiieren und eine geeignete Umgebung für
die Heilungsprozesse schaffen. Sie sorgen
zudem dafür, dass diese Zellen sich vermehren und unter anderem einen Übergang zur
anti-inflammatorischen Phase schaffen,
in der sich beispielsweise neue Blutgefäße
ausbilden können.
Die Balance der beiden Entzündungsphasen
scheint für ein erfolgreiches Zusammenwachsen der Knochen zwingend notwendig
zu sein. Darauf deuten auch frühere Arbeiten
des Teams hin. Die Wissenschaftler hatten
im Experiment bei Schafen nachgewiesen:
Gerät die Immunantwort aus dem Gleich­
gewicht, stört das die Heilungsprozesse.
Besonders fiel den Wissenschaftlern die
erhöhte Konzentration von CD8+-Effektor-T-Zellen ins Auge. Diese speziellen
T-Zellen attackieren alles, was sie als „fremd“
oder „krank“ erkennen. „Daher lag es nahe,
sich verschiedene CD8+T-Zell-Untergruppen anzuschauen. Problematisch schienen
hier insbesondere die CD8+TEMRA-Zellen
zu sein. Diese sind Ausdruck eines erfahrenen, ‚gealterten‘ Immunsystems und
können auch ohne einen Pathogenkontakt,
nur durch Entzündungssignale aktiviert
werden“, erklärt Reinke. „Da die Fraktur eine
hohe Entzündungsreaktion initiiert, warf es
die Frage auf, ob diese CD8+TEMRA-Zellen
möglicherweise den Regenerationsprozess
behindern und damit auch die Knochenheilung negativ beeinflussen können.“
Um diese Hypothese zu überprüfen, untersuchten die Forscher Patienten mit Brüchen
des Schienbeinkopfes. Unmittelbar vor und
zu verschiedenen Zeiten nach der Operation
nahmen sie den Immunstatus der Patienten
unter die Lupe. Dabei zeigte sich: Patienten mit verzögerter Genesung hatten mehr
CD8+TEMRA-Zellen im Blut als Patienten
mit einem normalen Heilungsverlauf. Die
größte Anreicherung der CD8+TEMRA-Zellen fand sich im Bluterguss „Das legt nahe,
dass die CD8+TEMRA-Zellen den Knochenbruch als eine Art Infektion interpretieren“,
so Reinke. Im Falle einer Fraktur wandern
sie zum Ort der Verletzung und setzen dort
verschiedene Zytokine frei, was die Funktion
pro-regenerativer Zellen einschränkt und
einen verzögerten Heilungsverlauf zur Folge
hat. Je mehr von diesen Zellen im peripheren
Blut vorhanden sind, desto mehr können
dann auch in das Frakturgebiet einwandern.
Was also im Falle eines Erregers durchaus
hilfreich ist, richtet im Falle einer Fraktur
mehr Schaden als Nutzen an – mit der Folge,
dass sich die Frakturheilung verzögert oder
gar nicht stattfindet.
Gesucht: G e g e nspi e l e r
und A ng rif f spunkt e f ür
ne ue Th e ra pi e n
Ziel des BCRT als Translationales Forschungszentrum ist es, Forschungsergebnisse schnell und sicher in die Klinik zu
bringen, sei es als neue Therapien, Dia­
gnostika oder Biomarker. Für das „Immuno­
Bone“-Projekt stehen die Chancen gut, dass
dieses Ziel bald erreicht wird: „Wir sind
mittlerweile in den finalen Vorbereitungen
einer Multicenter-Studie, welche die Eignung der TEMRA-Zellen als prognostischer
Biomarker des gestörten Heilungsverlaufs
validieren soll“, so Reinke. Sind diese speziellen T-Zellen im Blut des Patienten vor der
Operation über einem definierten Schwellenwert, sollten Ärzte alarmiert sein. Der Bruch
wird mit hoher Wahrscheinlichkeit schlecht
heilen. Eine Standardtherapie wird hier
nicht ausreichen.
Bei einem Erfolg würden sich neue Wege
für die Therapie eröffnen, um eines Tages
schlecht heilende Brüche nicht nur rechtzeitig zu erkennen, sondern auch gezielt
behandeln zu können. Dazu gilt es ebenfalls,
die Mechanismen, die dem Wechselspiel
zwischen Knochenheilung und Immun­
system zugrunde liegen, genauer unter die
Lupe zu nehmen, um so möglicherweise
auch Angriffspunkte für die Therapie zu
finden.
Derzeit suchen die Wissenschaftler nach
möglichen Gegenspielern der CD8+TEMRA-Zellen. „Wenn die CD8+TEMRA-Zellen
die Knochenheilung behindern, stellt sich
die Frage, ob es andere Zellen gibt, die die
Heilungsprozesse fördern“, erläutert Sven
Geißler die Strategie. Vor diesem Hinter-
47
grund untersucht das Team derzeit, ob eine
andere Gruppe von T-Zellen, die so genannten regulatorischen T-Zellen, in die Prozesse
der Knochenheilung involviert sind. Denn
erst wenn man einen Überblick über das
Gesamtgeschehen gewonnen hat, lässt sich
irgendwann auch der Schalter identifizieren,
an dem man drehen muss, um die Saboteure
aus dem Immunsystem zurückzupfeifen und
die Knochenheilung zu unterstützen.
Dr. Sven Geißler, 35, studierte Biotechnologie und Bioverfahrenstechnik. In seiner Promotion zum Doktor der
Ingenieurswissenschaften untersuchte er die zellulären
und molekularen Mechanismen der altersbedingten Abnahme im Heilungspotential des Bewegungsapparates. Er
leitet das Forschungsprojekt „Prognostische Marker und
Gezielte Therapien“ am BCRT. Seine langjährige Expertise
im Bereich der Molekular- und Stammzellbiologie sowie
seine Erfahrungen bei der Entwicklung diagnostischer
und prognostischer Nachweismethoden bringt er als Teilprojektleiter in das Projekt „ImmunoBone“ ein.
Dr. Simon Reinke, 35, ist von Haus aus Sportwissenschaftler. Bereits mit seiner Doktorarbeit wurde er zum Grenzgänger zwischen verschiedenen medizinischen Disziplinen: In der Kardiologie untersuchte er, wie sich Be- und
Entlastung auf das Immunsystem auswirken. Seine Expertise sowohl in der Sportwissenschaft als auch in der Immunologie prädestiniert ihn für interdisziplinäre Projekte
wie das aktuelle „ImmunoBone“-Projekt.
Die Fraktur führt zur Bildung eines
initialen Frakturhämatoms (blau) in
welches die pro-inflammatorischen CD8+
TEMRA Zellen (weiß) einwandern.
Diese Zellen sind lokal die Hauptproduzenten von Interferon-gamma und
Tumor-­Nekrosefaktor-alpha (orange).
Diese Proteine wiederum verhindern die
Bildung von neuem Knochengewebe durch
Knochenvorläuferzellen (MSCs, grün),
welche aus dem Knochenmark zum Ort der
Verletzung rekrutiert werden.
The fracture causes the formation of an initial fracture hematoma (blue) into which
the proinflammatory CD8+ TEMRA cells
(white) migrate. Locally, these cells are
the main producers of interferon gamma
and tumor necrosis factor alpha (orange).
These proteins in turn inhibit the growth
of new bone tissue by osteoprogenitor cells
(MSCs, green), which are recruited from
the bone marrow to the place of the site
of injury.
When bone fractures fail to heal,
it may be because the body’s own
defense cells have got it wrong.
“Interruption in the continuity of bone is a fracture“, wrote
Galen of Pergamon (129–200 AD) in his famous treatise “Ars
medica”. What the Greek physician did not believe, however,
was that broken bones can grow together again. He assumed
that, from bodily humors, the body produces a kind of glue
that closes the break and joins the bone together again.
will heal poorly or not”, says project leader Simon Reinke.
­Potential biomarkers are, for example, cer tain cells or molecules which can be measured easily and are typical of breaks
that heal badly. These are transformed into clinical tools: If
physicians find the relevant biomarker in a patient, then they
know that additional treatment methods will be required.
But today we know that different cell types are constantly
tearing down and building up bone. In this way they ensure
that the skeleton adjusts to changing tasks and stresses. This
complex interaction between different cell types and molecular factors allows broken bones to heal without scarring.
Hence it can be said that fracture healing represents true
regeneration in that the original structure and function are
restored – at least in most cases.
BCRT investigators have their sights set on specific cells of
the adaptive immune system. “There is strong scientific evidence that changes in the immune system, as well as chronic
inflammation, influence bone metabolism”, says subproject
leader Sven Geißler. Could a malfunctioning defense system
also prevent the repair of a broken bone?
Tw e n t y pe r c e n t o f bon e
f r a c t u r e s caus e pr ob l e m s
Why fracture healing fails or is delayed in some patients is
still unclear. Despite appropriate medical care, 15 percent of
all bone fractures only heal with delay, and in five percent of
cases the fracture does not heal at all. “This leads to huge
additional costs for medical treatment and rehabilitation”,
says Georg Duda, one of the BCRT’s three founding directors
and director of the Julius Wolff Institute for Biomechanics and
Musculoskeletal Regeneration. “The impact on quality of life is
equally serious: These patients have severe pain and their motor function is impaired because they cannot use the affected
limbs to the normal extent.”
So, there is an urgent need for action to track down the
root causes of these poorly healing fractures. Only then can
star ting points for early intervention with current treatments,
or even improved therapy options, be found. Scientists at the
BCRT have therefore launched a project entitled “Immuno­
Bone” in which exper ts from the fields of immunology and
the musculoskeletal system have joined forces.
„At first, our primary aim was to find biomarkers that would
allow us make a reliable prediction about whether a break
How t h e d e f e n s e f o r c e b e com e s
t h e sa bo t e u r
The immune system thus appears to play an impor tant role
in healing bone fractures. The initial healing process can
be divided into two phases: the pro-inflammatory and the
anti-inflammatory phase. Bone healing begins in the pro-­
inflammatory phase: A hematoma forms in the fracture gap
and the various immune cells – macrophages, granulocytes
and mast cells, for example – migrate into the region. The immune cells that have migrated release a range of messenger
substances. These messenger substances now attract more
cells, which initiate the repair of the bone and create a sui­
table environment for the healing processes. They also ensure
that the cells multiply and, among other things, pave the way
for the transition to the anti-inflammatory phase in which, for
instance, new blood vessels can form.
The balance between the two inflammatory phases appears
to be necessary for the successful reunion of the bones. This
is also backed up by the team’s previous studies. In experiments in sheep, the investigators demonstrated that if the
balance of immune response is disrupted, healing processes
are disturbed. The researchers were par ticularly struck by the
higher concentration of effector CD8+ T-cells they observed.
These cells attack everything they recognize as “foreign” or
“sick”. “That was what prompted us to look at different sub-
49
groups of CD8+ T-cells. The CD8+TEMRA cells, in par ticular,
appear to be problematic. These cells are indicative of an
experienced, ‘aged’ immune system and can also be activated
without any pathogenic contact through inflammation signals
alone”, explains Reinke. “Because fractures trigger a high inflammatory response, we asked whether these CD8+TEMRA
cells could possibly hinder the regenerative process and thus,
in turn, have a negative effect on bone healing.”
To test this hypothesis the researchers studied patients with
fractures of the tibial plateau (the upper par t of the shin­
bone). They analyzed the immune status of these patients
immediately before surgery and at various times after the
operation. They found that patients with delayed recovery
had more CD8+TEMRA cells in their blood than patients
with normal recovery processes. The highest concentration of
CD8+TEMRA cells was found in the hematoma. “That would
suggest that the CD8+TEMRA cells interpret the fracture as
some sor t of infection”, says Reinke. In the event of a fracture
they migrate to the site of injury where they release various
cytokines. As a result of this, the function of pro-regenerative cells is restricted and the healing process is delayed.
The ­higher the number of cells of this type present in the
peripheral blood, the higher the number that will migrate into
the region of the fracture. So, a mechanism that is cer tainly
helpful when dealing with a pathogen causes more harm than
good when dealing with a fracture – with the result that fracture healing is either delayed or does not take place at all.
T h e q u e s t f o r a n ta g on i s ts a n d
p oi n ts o f at ta ck
As a translational research center, the BCRT’s goal is to
quickly and safely convey findings from research into the
clinical setting, whether it be in the form of new therapies,
diagnostic tools or biomarkers. For the “ImmunoBone”
project, the chances of reaching this goal in the near future
are good: “We are now in the final stages of preparing a
multicenter study designed to validate the feasibility of using
TEMRA cells as prognostic biomarkers of impaired healing”,
says Reinke. If these special T-cells are found to be above a
cer tain threshold in the blood of the patient prior to surgery,
doctors should hear alarm bells ringing. The probability that
this fracture will heal poorly is high. Standard treatment will
not be sufficient.
If successful, the project promises to pave the way for new
treatment approaches so that one day doctors will not only
be able to identify poorly healing fractures early on, they will
also be able to treat them in a targeted way. To this end, the
mechanisms underlying the interaction between bone healing
and immune system have to be scrutinized in order to identify possible points of attack for targeted therapies.
At the moment, the BCRT scientists are on a quest to
find potential antagonists of the CD8+TEMRA cells. “If the
CD8+TEMRA cells prevent bone healing, the question is, are
there other cells that promote the healing process?”, says
Sven Geißler, explaining the strategy. Against this background,
the team is currently exploring whether another group of
T-cells, so-called regulatory T-cells, are involved in bone healing processes. Because only after an overview of the entire
process has been gained will it be possible to identify the
switch that has to be turned to call back the saboteurs from
the immune system and to suppor t bone healing.
Dr. Sven Geißler, 35, studied biotechnology and bioprocess engineering. He
earned his Doctor of Engineering degree with a thesis on the cellular and molecular mechanisms of the age-related decline in healing potential of the skeletal
system. Currently, he leads the research area “Prognostic Markers and Targeted
Therapies” at the BCRT. With his long-standing exper tise in the area of molecular and stem cell biology and his experience in the development of diagnostic
and prognostic detection methods he makes a valuable contribution to the
“ImmunoBone” project in his role as subproject leader.
Dr. Simon Reinke, 35, has a background in spor ts science. Since completing
his PhD he has been crossing the borders between different medical disciplines: In cardiology, he examined the effects of loading and unloading on the
immune system. Given his exper tise in both spor ts science and immunology,
he is predestined for work in interdisciplinary ventures such as the current
“ImmunoBone” project.
52Der Translational Research Club des BCRT
BCRT’s Translational Research Club
58Darja Könnig & Andrea Sass
Snapshot
50
Michael Schossig
& Yvonne Pieper:
ESpin
51
Der Translational Research Club des BCRT
BCRT’s Translational Research Club
52
Was behinder t den
schnellen Transfer von
der Grundlagenforschung
in die Klinik?
Viele neue Erkenntnisse in den letzten
Jahrzehnten – das beobachten wir in den
Grundlagenwissenschaften; deren Überführung in medizinische Produkte wie Therapien oder Diagnostika dagegen ist gering.
Was behindert den schnellen Transfer von
der Grundlagenforschung in die Klinik? Wie
kann der Weg von der Grundlagenforschung
zum medizinischen Produkt beschleunigt
werden? Gibt es bereits Richtlinien, denen
junge Wissenschaftler folgen können, damit
ihre Forschung einen gesellschaftlichen
Nutzen hat?
Diese Fragen beschäftigen unsere Wissenschaftler schon seit geraumer Zeit; um
Antworten darauf zu finden, gründeten
einige von ihnen Anfang 2014 den „Trans­
lational Research Club“. „Wir möchten Doktoranden und Postdocs darin schulen, ihre
translationalen Forschungsaktivitäten mit
ihrer täglichen Arbeit zu verbinden.“, sagt
Mohamed Abou El-Enein, Gründer des Clubs
und Leiter der Klinischen Entwicklungsplattform des BCRT. „Der TRC ist eine offene
Plattform; wir tauschen uns aus, diskutieren
authentische Fallbeispiele und partizipieren
von unterschiedlichen Perspektiven. Nicht
zuletzt diskutieren wir gemeinsam Fragen
der translationalen Forschung.“
Breites Wissen und Erfahrung auf vielen
Gebieten, von der Grundlagenforschung bis
hin zum Marketing neuer Produkte – das ist
die Grundvoraussetzung für einen echten
Translationsforscher. Mitglieder des TRC
bekommen beides: Sie eignen sich zusätzliches Wissen an, dass sie in praktischen
Workshops erlernen. Und sie sammeln
grundlegende Erfahrung in der Translationsforschung, da sie Fallbeispiele diskutieren
und internationale Konferenzen besuchen.
I m Dre i e rtakt
z um Erf o l g :
Ko ng r e ss – Proj e kt –
Wo rksh o p
Der Kongress
Schon kurz nach seiner Gründung hatte ­der Club die ehrenvolle Aufgabe, den
„Translate!“-­Kongress mitzugestalten.
Clubmitglieder erstellten die Agenda mit,
nahmen aktiv an Diskussionen teil und
führten Interviews mit den Referenten.
53
Die Begeisterung stellte sich schon lange
vor dem Kongress ein: Sie begann, als die
Mitglieder die Referenten auswählten und
die Fragen für die Interviews vorbereiteten.
Der Kongress – der erste seiner Art – war ein
umwerfendes Ereignis für alle TRC-Mitglieder. Die Referenten waren ihnen gegenüber
aufgeschlossen und standen bei den Interviews sehr gern Rede und Antwort: „Unsere
Interviewpartner lächelten uns an, sie waren
offen für Gespräche und unterstützten uns
dabei großartig. Und auch wenn wir noch
nicht sehr erfahren darin sind, Netzwerke
zu knüpfen und unsere Visitenkarten nicht
parat hatten – so war der Kongress doch ein
erster wichtiger Schritt in unserer Karriere
als Translationsexperten“, berichtete ein
begeistertes Clubmitglied.
Ziel – die Translationsforschung vorantreiben, um die Gesundheit zu verbessern – verband die Referenten, das Publikum und die
Clubmitglieder. Ein Referent formulierte
es sehr treffend, als er Translation einen
Mannschaftssport nannte, der ein Team
von Wissenschaftlern und Klinikern mit
weitreichender Expertise erfordert. Ein Kongress wie „Translate!“ kann wesentlich dazu
beitragen, dass solche erfolgreichen Teams
gegründet werden. Die Mitglieder des Clubs
erhielten einen hervorragenden Überblick
über die ganze Bandbreite der Translationsforschung, die noch bestehenden Hürden
und die schon erreichten Ziele. Die von den
Clubmitgliedern geführten Interviews wiederum sollen in ein (Buch-)Projekt münden,
das der TRC federführend betreibt.
„Translate!“ brachte Grundlagenforscher
und Kliniker, Leiter von Forschungs­
abteilungen und Herausgeber wissenschaftlicher Fachmagazine, Führungskräfte von
Forschungsinstitutionen und Mitarbeiter
von Pharma-Unternehmen zusammen.
Sie diskutierten Erfolgsgeschichten und
erörterten Probleme und Hindernisse der
Translationsforschung. Das gemeinsame
Das Projekt
Die Idee des Projekts ist einfach: der
gesamte Translationsprozess soll nachgespielt werden – vom Identifizieren des
medizinischen Bedarfs über die erforder­
lichen wissenschaftlichen Vorüberlegungen
und klinischen Forschungen bis hin zum
anwendbaren Produkt. Der TRC möchte die
gesammelten Ergebnisse in einem Sammel-
Impressionen vom ersten „Translate!“
Kongress, Mai 2014, Berlin
Impressions of the first „Translate!“ Event,
May 2014, Berlin
54
TRC-Workshop mit
Professor Gerhard
Bauer, UC Davis
Institute for Regenerative Cures
TRC workshop
with Professor
Gerhard Bauer,
UC Davis Institute
for Regenerative
Cures
55
band veröffentlichen, der als Richtschnur für
weitere Translationsprojekte dienen kann.
„Als ein weltweit führendes Translationszentrum ist es unsere Aufgabe, die Initiative
für solch ein Projekt zu ergreifen“, erklärt
ein Mitglied des TRC. Die Interviews bilden
einen wichtigen Baustein innerhalb des
Projektes: Erstens geben sie einen breiten
Überblick über die involvierten Akteure aus
Wissenschaft und Industrie. Und zweitens
erklären die Interviewten die diversen
Schritte eines Translationsprozesses sehr genau. Sie informieren unter anderem über die
Anmeldung von Patenten, sie erörtern regulatorische Vorschriften und beleuchten die
notwendigen präklinischen und klinischen
Studien. Darüber hinaus geben die Befragten
Hinweise zu möglichen Geschäftsmodellen,
um das klinische Produkt erfolgreich zu
vermarkten. Zusätzlich zu den Interviews
werden in dem Sammelband auch Fragen
der Aus- und Weiterbildung und der interdisziplinären Kommunikation erörtert.
Der Workshop
In enger Zusammenarbeit mit dem Davis
Institute for Regenerative Cures (University of California) organisierte der TRC im
September 2014 einen zweitägigen Workshop
zur Translationsforschung. Das Format: interaktiv und problemorientiert. Die Teilnehmer lernten wichtige Grundlagen zu ATMPs
und wie sie hergestellt und in der Klinik
angewendet werden (ATMP: Advanced
Therapy Medicinal Products / Arzneimittel
für neuartige Therapien). Die Teilnehmer
erfuhren, wie sie klinische Studien gestalten müssen und welche regulatorischen
Unterschiede zwischen den USA und Europa
bestehen. Und sie trafen Professor Gerhard
Bauer, einen Translationsexperten mit über
zwanzigjähriger Erfahrung in der Zell- und
Gentherapie. Professor Bauer stand Rede
und Antwort und gewährte ihnen Einblicke
in seinen Forschungsalltag. In Zukunft soll
der Workshop einmal im Jahr stattfinden; er
ist offen für Doktoranden der BSRT, Postdocs und Interessierte aus kooperierenden
Forschungsinstituten: „Wir waren über
das positive Feedback der Teilnehmer sehr
erfreut – und dass ihnen solch ein Workshop so wichtig ist. Er hilft ihnen dabei,
das Translationspotential ihrer jeweiligen
Projekte noch besser einzuschätzen.“ erklärt
Mohamed Abou El-Enein die Reaktion der
Teilnehmer.
Di e Z uk u n f t
Im zweiten Jahr seines Bestehens geht es
dem TRC vor allem darum, sich zu konsolidieren und neue Clubmitglieder anzuwerben. Außerdem laufen bereits erste
Überlegungen für den nächsten „Translate!“-­
Kongress, der im Mai 2016 wieder in Berlin
stattfinden wird. Die Mitglieder möchten
den Kongress noch attraktiver für junge
Wissenschaftler und internationale Experten
gestalten. In der Planungsphase unterstützt
ein Team der HPI School of Design Thinking
aus Potsdam die Clubmitglieder – so erhoffen sie sich neue und kreative Ideen.
True translational experts need
to have broad knowledge and experience in many different areas
from basic science right through
to the marketing of new drugs.
56
Impressionen
vom ersten
„Translate!“
Kongress, Mai
2014 in Berlin
Impressions of the
first „Translate!“
event, May 2014,
Berlin
New knowledge at an ever-increasing pace – that is what we
are currently witnessing in basic research. Yet a corresponding
trend in the development of new treatments and diagnostics
has yet to emerge. What hinders the rapid translation of
research findings into clinical practice? How can we speed up
this transition? Are there any existing guidelines young scientists can follow so that their investigations will benefit society?
These are questions our scientists have been grappling with
for quite a while. In an effor t to come up with answers, some
of them got together to establish the BCRT’s “Translational
Research Club” in early 2014. “Our main aim is to guide PhD
students and postdocs at the BCRT and BSRT on how to
effectively integrate translational research activities into their
daily work”, says Mohamed Abou El-Enein, founder of the
Club and head of the Clinical Development Platform at BCRT.
“The Club is an open platform where young scientists are
able to share and comment on ideas, review authentic cases,
learn from different perspectives, and discuss relevant issues
surrounding translational research.”
True translational exper ts need to have broad knowledge and
experience in many different areas from basic science right
through to the marketing of new drugs. Members of the TRC
get both: They gain new insights through learning in handson workshops. And they collect experience in translational
research by discussing authentic cases and par ticipating in
international conferences.
T h r e e S t e ppi n g S t on e s t o S u cc e ss :
E v e n t – Pr oj e c t – W or ks h o p
The Event
Shor tly after its foundation, the Club had the honorable task
of co-organizing the “Translate!” event, which took place from
21 through 23 May 2014 in Berlin. Club members helped to
set up the agenda, actively par ticipated in the discussions and
conducted interviews with the event speakers. Excitement
began to take hold long before the first speaker went on
stage: it star ted with the selection of the speakers and the
preparation of the interview questions. The event – the first
of its kind – was a tremendous experience for all TRC members. The speakers were delighted to speak to the students
and to share with them their experience. As one enthusiastic
Club member put it, “Our interviewees were friendly and
open to discussion. They really made our job easy. And even
though we’re not yet that experienced at networking and h­ ad
57
no business cards to hand around, the event was an impor­
tant first step in our career in translational research.”
“Translate!” brought together basic researchers and clinicians,
editors of scientific journals, heads of academic institutions
and professionals from pharmaceutical companies. They
discussed success stories and talked about the problems and
hurdles encountered in translational research. The common
goal of moving translational research forward in order to
improve health united all who attended the event – speakers,
auditorium and Club members. One speaker fittingly referred
to translational research as a team spor t – one that requires
a team of scientists and clinicians with wide-ranging exper tise.
An event like this is instrumental in building these successful
teams. The Club members gained an excellent overview of
the whole range of translational research, of the remaining
hurdles and goals achieved so far. The interviews that the
members conducted at the event will be par t of a wider
project which has been initiated by the Club.
The Project
The idea behind the project is simple: to map the entire
translational process, star ting with identifying major stages
in translating a research idea into a product, challenges that
are usually faced and solutions on how to address them. The
outcome is intended to be published in a compendium which
itself can be taken as a blueprint for fur ther translational
research processes. “It is our role as a pioneering translational research center to establish this initiative in order to
promote translational research”, says one Club member.
The interviews are an impor tant step toward structuring
the project. First, they give a good overview of the actors
involved, from academia as well as from industry. Second, the
interviewees answer many impor tant questions about the
diverse steps to be taken in a translational process. They talk
about patenting, they discuss regulatory rules and explain the
phases of preclinical and clinical studies. Fur thermore, they
inform about possible business models in order to market a
clinical product. In addition, questions relating to education
and cross-disciplinary communication will also be discussed in
the compendium.
The Workshop
In close collaboration with the Davis Institute for Regenera­
tive Cures (University of California), the TRC organized a
two-day workshop on translational research in September
2014. The workshop was designed in a unique way in order
to be more interactive and project based. The Club members
as well as par ticipants gained valuable insights into translational research. They got to know about ATMPs (Advanced Therapy Medicinal Products) and how to produce and use them
in clinical settings. They learned about the design of clinical
studies, with an overview of the major differences between
the US and the EU. And, last but not least, they met Professor Gerhard Bauer, a translational exper t with more than 20
years of experience in cell and gene therapy. Professor Bauer
answered their questions and talked about his experience in
translational research.
For the future, the workshop will be held as an annual
activity for PhD students from the BSRT, postdocs and other
interested par ticipants, also from external collaborating institutes. “We were excited by the feedback we received from
the par ticipants. They considered such an activity essential in
any translational research institute. The workshop definitely
helped them to better evaluate the translational potential of
their research projects”, comments Mohamed Abou El-Enein.
The F uture
Now in its second year, the TRC’s main objective is to
consolidate the work begun in the first year and to recruit
new members. Fur thermore, the Club members have already
star ted planning the next “Translate!” event which will take
place again in Berlin in spring 2016. The members want to
make the next event more appealing to young scientists and
international exper ts and they intend to make it a unique
event on the global translational research scene. During the
planning phase, the members will briefly collaborate with HPI
School of Design Thinking in Potsdam in order to brainstorm
new and creative ideas for the next event.
Biologist Darja Könnig and Engineer Andrea Sass
Snapshot
58
When it comes to their day-today tasks, they both appreciate
the mix of practical laboratory
work and theoretical concept
development.
Many roads lead to regenerative medicine: Following a stint as
an undergraduate assistant at the University of Stellenbosch
in South Africa, Andrea Sass earned her engineering degree
in medical biotechnology at the Technische Universität Berlin.
Darja Könnig graduated from the Freie Universität Berlin with
a degree in biology. During their studies it was already clear
to both of them that they want to augment and broaden
their scientific knowledge and pursue a career in research, focusing on par ticular problems and applicability. Today both are
continuing their scientific training at the Berlin-­Brandenburg
School for Regenerative Therapies (BSRT) – the graduate
school of the BCRT. Helping others is their stated goal. Both
researchers examine in their doctoral theses how bone
fractures can heal better. Andrea Sass’s work deals with the
application of progenitor cells in bone healing. From p
­ atients’
blood she isolates various cell subtypes and examines their
potential to positively influence the formation of blood
vessels and bone. Darja Könnig focuses on a biomechanical
aspect of bone healing: she wants to understand how mechanical boundary conditions influence tissue structure in the
early stages of bone healing.
When it comes to their day-to-day tasks, they both appreciate the mix of practical laboratory work and theoretical
concept development. Yet another thing that is impor tant to
the two researchers is getting new findings translated into clinical practice quickly. They can pursue this goal, among other
things, in the Translational Research Club (TRC). Founded in
2014 by Mohamed Abou El-Enein, the club offers guidance to
PhD students and postdocs on how to integrate applica­tionoriented practices into their day-to-day research activities.
Through workshops and other events it promotes dialogue
between representatives of industry, science and politics.
What Andrea Sass and Darja Könnig value most about the
club is that it allows them to gain insights into other disci­
plines and business sectors – and that they get to exchange
information about translational research pathways with other
up-and-coming investigators. After they have completed their
PhDs, both intend to continue researching. They are confident
that their field of specialization – musculoskeletal regenera­
tion – still holds many challenges.
by Stephanie Eichler
links/left: Darja Könnig
rechts/right: Andrea Sass
59
Kennzahlen, Stand 31.12.2014
Figures, 31 December 2014
60
Mitarbeiter
S ta f f
2014: ca. 250
2014: about 250
Pat e nte
Pat e n t s
2014: 50 Patentfamilien mit 297 dazugehörigen Schriften
2014: 50 patent families with 297 corresponding patent
numbers
P ublikati o nen
P u b l i cat i on s
2011: 179
2012: 227
2013: 214
2014: 178
www.b-crt.de/forschung/publikationen/
2011: 179
2012: 227
2013: 214
2014: 178
www.b-cr t.de/forschung/publikationen/
Drittm itt eleinnahmen
T h i r d pa r t y f u n di n g
Jahr
Zusätzliche
Drittmittel
Gesamtes
Drittmittelaufkommen
2011
4,1 Mio
19,4 Mio
2012
4,9 Mio
26,2 Mio
2013
6,1 Mio
27,1 Mio
2014
7,1 Mio
30,1 Mio
Year
Additional Funds
Third Party Funding in total
2011
4.1 Mio
19.4 Mio
2012
4.9 Mio
26.2 Mio
2013
6.1 Mio
27.1 Mio
2014
7.1 Mio
30.1 Mio
Jan Laufer: o.T.
61
Impressum
Imprint
62
Herausgeber/Editor
Berlin-Brandenburger Centrum für
Regenerative Therapien (BCRT)
Charité – Universitätsmedizin Berlin
Campus Virchow Klinikum
Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin
www.b-crt.de
Idee und Redaktion/
Concept and ­Editing
Friederike Greul
Übersetzung/Translations
Anne Carney
www.annecarneytranslations.de
Design
Katrin Schek, kursiv Kommunikationsdesign
www.kursiv-berlin.de
Fotos/Photography
BCRT: S. 2/3, 15, 16, 17, 18, 19 (oben), 24, 32,
37, 38 (oben), 53, 56
Zelluläre Biomechanik Gruppe (CBM) des
Julius Wolff Instituts für Biomechanik und
Muskuloskeletale Regeneration: S. 15, 16, 17
Meike Kenn (www.meikekenn.com): S. 13,
22, 28-29, 39, 43, 46, 59
Peer Schröder (www.hardcopy-press.de): ­
S. 1, S. 38 (unten), 40/41, 54
Die Fotos auf S. 5, 7, 8, 11, 19, 36, 45, 51 und 61
wurden von Wissenschaftlern des Institutsgebäudes Süd gemacht und im Rahmen der
Ausstellung „Discover – Translate – Create“
2012 ausgestellt / The pictures shown on
pp. 5, 7, 8, 11, 19, 36, 45, 51 and 61 have been
made by scientists of the Institutsgebäude
Süd and have been depicted during the exhibit „Translate – Discover – Create“ in 2012
Illustrationen/Illustrations
Piktogramme: Sultan Berlin GmbH
www.sultanberlin.de
S. 34-35: Verena Herbst, Leipzig
S. 21, 47: Marie Luise Emmermann
Druck/Print
H. Heenemann GmbH & Co KG
Bessemerstraße 83
12103 Berlin
www.heenemann-druck.de