Forschung

Hauptaugenmerk des ZMB ist es, die Forschung in der Medizinischen Biotechnologie anwendungsoffen zu fördern und so eine Schwerpunktbildung im Bereich der Medizinischen Biotechnologie an der Hochschule zu schaffen. Zu diesem Zweck wurden in den letzten vier Jahren neue Professuren für Biochemie, Bioinformatik, Entwicklungsbiologie, Genetik, Mikrobiologie und Molekulare Zellbiologie besetzt. Zusammen mit den etablierten klinischen Forschungsgruppen am Universitätsklinikum bilden sie eine wettbewerbsstarke und produktive Einheit, die auch bedingt durch die sehr gute technische Ausstattung Forschungsergebnisse auf höchstem Niveau erzielt.

Grundlagenforschung

Die Grundlagenforschung am Campus konzentriert sich hauptsächlich auf die Schwerpunkte Tumorbiologie, degenerative Erkrankungen und Regulation der Genexpression durch Chromatin.

Genexpression und Chromatin

Eukaryote Zellen verpacken ihr genetisches Material (DNA) in Chromatin im Zellkern. Unterschiede in der Chromatinverpackung bestimmen, wo und wann einzelne Gene aktiv werden. Im so genannten Heterochromatin sind die DNA-Bereiche stillgelegt, so dass die Gene nicht abgelesen und nachfolgend keine Proteine synthetisiert werden, wohingegen im aufgelockerten Euchromatin die codierenden DNA-Bereiche aktiv sein können. Diese korrekte zeitliche und örtliche so genannte Expression der Gene ist notwendig für normales Wachstum und Entwicklung. Neueste Forschungsergebnisse beschreiben einen bisher unbekannten Mechanismus, der die Begrenzung von Heterochromatin, also den stillgelegten Bereichen der Chromosomen, gewährleistet.

Tumorbiologie und degenerative Erkrankungen

Bei der Proteindiagnose geht es um die Reparatur und Degradationsmechanismen von Proteinen. Diese Studien sollen entschlüsseln, wie die Natur schadhafte Proteine erkennt und von funktionstüchtigen unterscheidet. Die Aufklärung der exakten molekularen Mechanismen könnte einen Einblick geben, welche Rolle diese Prozesse im menschlichen Organismus und bei verschiedenen Krankheiten (Alzheimer, Arthritis und Krebs) spielen.

Auf dem Gebiet der Medizinischen Biochemie werden Proteinmodifikationen untersucht. Spezifische Enzyme übertragen nach der Synthese am Ribosom funktionelle Gruppen wie Phosphat, Sulfat oder ganze Oligopeptide auf eine oder mehrere Aminosäuren eines Zielproteins oder verändern die Struktur des Proteins. Diese Veränderungen wirken sich unter anderem auf die Stabilität, das Bindungsverhalten oder die zellinterne Adressierung der Moleküle aus. Störungen im Bereich der chemischen und / oder strukturellen Modifizierung von Proteinen führen daher häufig zu komplexen Krankheitsbildern bei Mensch und Tier. Jüngste Studien an humanen Parvulin-Proteinen haben ergeben, dass eine Isoform (Par17) nur bei Menschenaffen und Menschen vorkommt. Die Funktion der Parvuline ist nicht genau bekannt, jedoch vermuten die Forscher eine Rolle bei der Evolution des Menschen in der Gehirnentwicklung.

Das Wirbeltier-Skelett wird während der Embryonalentwicklung zunächst in Form von Knorpel angelegt und erlangt durch einen langsamen, sukzessiven Verknöcherungsprozess seine endgültige Gestalt. Die Aufklärung der embryonalen Prozesse der Knorpel- und Knochendifferenzierung hilft dabei, genetische oder altersbedingte Skeletterkrankungen zu verstehen und gezielte Therapien zu entwickeln. Aktuell liegt der Fokus unter anderem auf der Untersuchung zweier Transkriptionsfaktoren, Trps1 und Gli3, sowie der Rolle extrazellulärer Heparansulfate in der Signalregulation. Patienten mit Mutationen des Trps1- oder Gli3-Gens weisen Störungen der Knorpeldifferenzierung und Kleinwuchs, sowie ein erhöhtes Risiko für Osteoarthrosen und Knochentumore auf, die am Tiermodell der Maus nachgebildet und untersucht werden können.

Die genaue Diagnose ist ein entscheidender Schritt zur effektiven Behandlung von Krankheiten. Das gilt in besonderem Maße bei viralen Infekten wie HIV / AIDS. Das HI-Virus ist im Patienten sehr wandlungsfähig, entwickelt Resistenzen und ändert die Wege, auf denen es neue Zellen befällt. Es besteht für den Arzt das Problem, unter den mittlerweile über 20 zugelassenen Anti-HIV-Medikamenten diejenigen auszusuchen, die für den jeweiligen Patienten wirksam sind. Dies kann nur mit Hilfe einer genauen Diagnose gelingen. Das ZMB arbeitet an der Entwicklung genauerer und schnellerer Diagnose-Methoden. Eine Schlüsselstellung haben dabei Bioinformatik und computergestütztes molekulares Design, mit deren Hilfe diagnostische Daten interpretiert beziehungsweise neue, diagnostisch verwendbare Moleküle entworfen werden.