Grundlagenforschung

Berliner Genforscher erhält Paul Ehrlich- und Ludwig Darmstaedter-Nachwuchspreis

Dr. Leif Si-Hun Ludwig hat herausgefunden, wie sich Abstammung und Verwandtschaftsverhältnisse von Blutzellen einfach aufschlüsseln lassen. Dafür zeichnet ihn das Paul-Ehrlich-Institut jetzt aus.

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Der Biochemiker und Arzt Dr. Leif Si-Hun Ludwig vom Berlin Institute of Health in der Charité (BIH) und vom Max Delbrück Centrum.

Der Biochemiker und Arzt Dr. Leif Si-Hun Ludwig vom Berlin Institute of Health in der Charité (BIH) und vom Max Delbrück Centrum.

© Thomas Rafalzyk / Berlin Institute of Health

Frankfurt/Main. Für ein alltagstaugliches Verfahren, das die individuelle Abstammung von Blutzellen aufdeckt und so Rückschlüsse auf den Ursprung von Krankheiten ermöglicht, erhält der Biochemiker und Arzt Dr. Leif Si-Hun Ludwig vom Berlin Institute of Health in der Charité (BIH) und vom Max Delbrück Centrum heute in der Frankfurter Paulskirche den Paul Ehrlich- und Ludwig Darmstaedter-Nachwuchspreis.

Seine Analysemethode, die auf der Rückverfolgung natürlich vorkommender Mutationen im Genom von Mitochondrien beruht und sie mit Einzelzell-Sequenzierungstechnologien (Single Cell-Omics) kombiniert, haben Ludwig und sein Team inzwischen so verfeinert, dass sie in Knochenmarks- und Blutproben eines Patienten die Stammbäume vieler Zehntausender Blutzellen schnell, günstig, zuverlässig und gleichzeitig darstellen können.

Suche nach der jeweiligen Stammzelle

Jeden Tag ersetzen etwa 500 Milliarden Blutzellen alte und abgestorbene Erythrozyten, Thrombozyten, Granulozyten und Lymphozyten. Sie alle entstammen einem heterogenen Pool von schätzungsweise 100.000-200.000 hämatopoetischen Stammzellen (HSZ). Um sagen zu können, welche HSZ jeweils die „Urmutter“ einer bestimmten Blutzelle ist, und rückverfolgen zu können, an welcher Aufzweigung im Stammbaum etwa eine Leukämie oder eine degenerative Erkrankung entstanden ist, bedarf es eines „Lineage Tracings“ anhand genetischer Marker. Im menschlichen Blut ist das nur durch Beobachtung natürlicher Mutationen in der DNA möglich, die nach einer Zellteilung in einer Tochterzelle vorkommen, in der anderen aber nicht, und sich so nur in bestimmten Klonen weiterverbreiten. Das gesamte Genom jeder einzelnen Zelle zu analysieren, ist bei über drei Milliarden Basenpaaren viel zu aufwendig, teuer und zudem fehleranfällig.

Mitochondrien-Genom liefert wesentliche Information

Ludwigs Idee, sich auf Mutationen im mit rund 16.000 Basenpaaren erheblich kleineren, eigenen Genom von Mitochondrien zu beschränken, war clever: Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zellen, welche Gene dort also gerade aktiv transkribiert werden, reflektiert sehr gut die Stoffwechselaktivität und damit den aktuellen Gesundheitszustand der Zellen.

Die von Ludwig und seinem Team entwickelte Technologie eröffnet erstmals die Möglichkeit, solche Untersuchungen künftig im klinischen Alltag vorzunehmen und gezielte Therapien herzuleiten.

Den mit 60.000 Euro dotierten Preis für herausragende Leistungen in der biomedizinischen Forschung vergibt die Paul Ehrlich-Stiftung seit 2006 jährlich an in Deutschland tätige Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler. (bib)

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