Wenn das Zelltod-Programm gestört ist…

Mit den Mechanismen des programmierten Zelltodes beschäftigt sich die Nachwuchsgruppe des Interdisziplinären Zentrums für Klinische Forschung an der Universität Münster.

In jeder Minute gehen im menschlichen Organismus zahlreiche seiner insgesamt vielen Billionen Zellen zugrunde. Gleichzeitig werden ständig neue Zellen gebildet. Diese Prozesse spielen bereits bei der embryonalen Entwicklung eine zentrale Rolle und laufen später beim Kleinkind ebenso ab wie beim alten Menschen. Wichtig ist indes ein Gleichgewicht zwischen Zelltod und Zellneubildung. Ist diese Balance gestört, drohen ernsthafte Erkrankungen: Sterben zu wenig Zellen ab, kann zum Beispiel Krebs entstehen, schreitet der Zelltod zu rasant voran, kann dies degenerative Hirnerkrankungen, wie beispielsweise Alzheimer, erklären.

Weltweit arbeiten Wissenschaftler derzeit daran, die Mechanismen, die das jedem Organismus innewohnende Zelltod-Programm steuern, besser zu verstehen. Gleichzeitig werden auf Grundlage der neuen Ergebnisse therapeutische Strategien entwickelt, um ein gestörtes Zelltod-Programm zu "reparieren" und damit zahlreiche Erkrankungen wirksamer zu bekämpfen.

An der Universität Münster beschäftigt sich die von Privatdozent Dr. Jochen Prehn geleitete Nachwuchsgruppe des Interdisziplinären Zentrums für Klinische Forschung (IZKF) schwerpunktmäßig mit dieser Thematik. Denn im Hinblick auf die inhaltliche Ausrichtung des münsterschen IZKF, nämlich die Erforschung chronischer Erkrankungen, spielen Untersuchungen über den auch als Apoptose bezeichneten programmierten Zelltod eine wichtige Rolle. Bereits vor über 100 Jahren konnte dieses Phänomen morphologisch beschrieben werden.

Doch erst seitdem in den letzten zehn Jahren mittlerweile mehr als 20 Gene identifiziert worden sind, die in das Zelltod-Programm involviert sind, boomt es auf diesem Gebiet. Mit molekularbiologischen Methoden ist man den Genen beziehungsweise den von ihnen gesteuerten Mechanismen jetzt näher auf der Spur mit dem Ziel, später unter anderem auch gentherapeutisch in das Geschehen eingreifen zu können.

Die überwiegend an Zellkulturen vorgenommenen Forschungsarbeiten Prehns und seiner Mitarbeiter konzentrieren sich derzeit auf die Frage, wie die Zelle das Signal erhält, dass sie sterben soll. Wie der 36jährige Pharmazeut erklärt, spielen beim Abspulen des Zelltod-Programms bestimmte Einweiß-spaltende Enzyme, sogenannte Proteasen oder Caspasen, eine Schlüsselrolle. So werden aus den Mitochondrien, den Energiezentren der Zellen, Faktoren freigesetzt, die diese Energie aktivieren. Die Freisetzung dieser Faktoren ist genetisch gesteuert, kann aber laut Prehn auch durch andere Mechanismen, wie beispielsweise durch eine Unterversorgung von Gewebe mit Nährstoffen, ausgelöst werden. Um die Mechanismen in ihrem Ablauf genau zu verfolgen und unter dem Mikroskop sichtbar zu machen, markiert der junge Wissenschaftler Genprodukte mit einem grünfluoreszierenden Protein und schleust sie in die Zelle ein.

Gleichzeitig wird untersucht, wie die Aktivität der Caspasen beeinflusst werden kann. Je nachdem, wo der Defekt liegt, ob also das Zelltod-Programm zu schnell oder zu langsam abläuft, geht es therapeutisch darum, den Prozess anzukurbeln oder zu drosseln. Entsprechende Arzneistoffe, die auf diesem Prinzip beruhen, sind bereits in der Entwicklung. Gleichwohl befinden sich diese Behandlungsansätze derzeit ingesamt noch in den Kinderschuhen, wie Prehn betont. Im Zentrum seines Interesses steht die gezielte Hemmung der Apoptose bei Schlaganfall, Alzheimer und Herzinfarkt. Eine solche Hemmung des programmierten Zelltods beziehungsweise der Aktivität der entsprechenden Enzyme ist wichtig, um zu verhindern, dass durch die vorübergehende Unterbrechung der Blutversorgung Herzmuskel- oder Hirngewebe vernichtet wird. Besonders wichtig ist dies im Gehirn, da Nervenzellen sich nicht erneuern.

Sollten sich die neuen Strategien als erfolgreich erweisen, so könnte dies unter anderem auch neue Einsichten hinsichtlich der genauen Wirkungsweise einer Chemotherapie bei Krebserkrankungen liefern. Bislang war lediglich bekannt, dass die dort eingesetzen Medikamente, die Zytostatika, wie Zellgifte wirken und die Zellen entsprechend vernichten. Jetzt kann erstmals nachgewiesen werden, dass sie im Grunde auch eine Apoptose auslösen beziehungsweise das Zelltod-Programm ankurbeln. In weiteren Forschungsarbeiten wird zu klären sein, warum manche Tumoren auf die Medikamente ansprechen und andere nicht oder nur für einen begrenzten Zeitraum.

Bei der Durchführung seiner Forschungsarbeiten bietet die auf fünf Jahre angelegte Nachwuchsgruppe dem jungen Wissenschaftler Rahmenbedingungen, von denen andere Forscher am Anfang ihrer wissenschaftlichen Karriere nur träumen können. "Ich habe hier ideale Voraussetzungen, um intensiv zu forschen. Die ausgezeichneten Bedingungen sind ohne weiteres einem Max-Planck-Institut vergleichbar", schwärmt Prehn, der nach seiner Promotion in Marburg 1993/94 im Bereich der Apoptoseforschung in Chicago tätig war.

Unmittelbar nach seiner Habilitation 1997 in Marburg hat er die attraktive Stelle in Münster erhalten – eine wichtige Weichenstellung für die künftige wissenschaftliche Laufbahn des damals gerade einmal 33-jährigen Pharmazeuten. Als Leiter der Gruppe, der außer ihm derzeit drei Postdoktoranden, zwei Doktoranden, drei MTA und eine Sekretärin angehören, ist er sein eigener Chef, hat also nicht wie andere Nachwuchswissenschaftler einen Klinik- oder Institutsdirektor über sich, sondern kann frei schalten und walten, was auch für die Einwerbung von Drittmitteln gilt.

Quelle: Westfälische Wilhelms-Universität Münster, 09.03.2000