Zelluläre Prävention

Mit einem Mal blickten Psychologen und Psychiater ganz anders auf die Seele des Menschen als zuvor. Es war August 1998, als der neue Präsident der American Psychological Association etwas damals Revolutionäres sagte: Zu sehr hätten die Vertreter und Vertreterinnen seines Fachs zuletzt den Blick auf die Abgründe der menschlichen Seele gerichtet, beklagte Martin Seligman. In Zukunft sollten sie sich stärker darauf konzentrieren, was Menschen stark macht statt schwach, was ihnen hilft, Krisen und Herausforderungen gesund zu überstehen, worin also ihre Resilienz begründet ist, ihre psychische Widerstandskraft. Er wollte die Psychologie von einer Wissenschaft der Krankheiten zu einer Wissenschaft der Gesundheit machen. Die Ära der Positiven Psychologie hatte begonnen.

Gut 25 Jahre später scheint sich ein ähnlich revolutionärer Wandel in der Medizin zu vollziehen. Zwar wurde in den vergangenen Jahren auch dort immer häufiger über Prävention gesprochen, manch große Krankenkasse benannte sich in Gesundheitskasse um. Rückenschulen und Kurse zur herzgesunden Ernährung fanden sogar ihren Weg in das Gesundheitsmanagement großer Unternehmen. Und auch im Privaten versuchen immer mehr Menschen, sich durch Bewegung und den Verzicht auf Chips, Tabak oder Alkohol möglichst lange jung oder wenigstens gesund zu erhalten. Doch die Bemühungen waren immer sehr allgemein gehalten – es ging um Ernährung, Bewegung, solche Dinge.

„Bisherige Ansätze der Prävention sind oft allgemein gefasst. Es geht darum, nicht zu rauchen, sich gesund zu ernähren, einen gesunden Lebensstil zu führen“, sagt Diefenbach, der auch eine Einstein-Professur der Einstein Stiftung Berlin innehat. „Dabei sind diese Empfehlungen oftmals empirischer Natur und wissenschaftlich nicht immer gesichert.“ So könne eine fettarme Ernährung Herz-Kreislauf-Erkrankungen nur in weniger als zwei Drittel der Fälle lindern. Am BC-BH will man es hingegen sehr viel genauer wissen. 

Die Forschenden dort wollen im Körper jene molekularen und zellulären Mechanismen im Detail erkunden, die ihn gesund erhalten – sie sprechen von den hallmarks of health, den Kennzeichen der Gesundheit. Dabei handelt es sich oft um biochemische Signalwege im Inneren von Zellen. So produzieren Zellen Signalmoleküle und Botenstoffe, wenn sie krank sind, um sich selbst zum Wohle des übrigen Organismus zu zerstören; Apoptose nennt man diesen Prozess, „programmierter Zelltod“. Andere molekulare Mechanismen im Inneren von Zellen tragen dazu bei, dass Fehler, die tagtäglich im Körper passieren, nicht zu Krankheiten führen, sondern repariert werden. Dazu gibt es eigene DNA-Reparatursysteme.

Die Berliner Forschenden wollen wissen, wie man diese positive Biochemie gezielt für die Gesunderhaltung, für gesundes Altern und das Wiedergesundwerden von Menschen nutzen kann. Etwa indem Reparaturprozesse gezielt angestoßen werden oder die Apoptose bei Krebszellen. Denn sie ist bei Krebszellen häufig gestört, deshalb zerstören sich diese Zellen nicht selbst, obwohl sie krank sind. Je besser man diese Mechanismen versteht, desto besser kann man sie fördern, damit Krankheiten erst gar nicht entstehen. Diefenbach spricht von „molekularer Prävention“.

Ähnlich wie für die Positive Psychologie gilt schließlich auch für die positive Biochemie: Wenn man versteht, was den Körper stark und widerständig macht, was ihm Resilienz verleiht, dann kann man diese Prozesse befördern und nutzen. „Wir denken so oft über all die Dinge nach, die uns krank machen“, sagt Diefenbach. „Wenig wird hingegen darüber nachgedacht, wie Gesundheit eigentlich funktioniert.“ Bislang besteht Gesundheitsschutz vor allem darin, dass Menschen Dinge abwenden, die sie krank machen. „Wir könnten aber auch Mechanismen, die uns gesund erhalten, gezielt verstärken. Deshalb suchen wir die hallmarks of health“, so Diefenbach, „und das ist ein bisschen wie die Erkundung eines neuen Universums.“ Am Ende werde dadurch individualisierte Prävention möglich, die sich gezielt an die Ressourcen der einzelnen Person richtet. „Dazu müssen wir diese Netzwerke allerdings erst einmal gezielt und in der Tiefe verstehen.“

„Es ist, als hätten wir ein Super-Mikroskop gefunden“, sagt Nikolaus Rajewsky, der Direktor des Berliner Instituts für Medizinische Systembiologie des Max Delbrück Center (MDC-BIMSB). „Mit den neuen Technologien, die wir entwickeln, können wir jede einzelne Zelle in einem Gewebe analysieren und so verstehen, wann und warum Veränderungen auftreten, die auf Krankheit hinweisen.“ Die Wissenschaftler:innen können schon heute sämtliche Zellen in einem Gewebestückchen genau untersuchen – das sind Millionen auf einmal. „Dazu verwandeln wir die Zellen gewissermaßen in digitale Datenobjekte, die wir mithilfe von maschinellem Lernen und KI untersuchen können“, sagt Rajewsky. „So kann man systematisch verstehen: Was sind die molekularen Mechanismen, die uns gesund erhalten, oder, wenn das nicht klappt, die uns krank machen?“ Darauf lässt sich dann jene Medizin aufbauen, die das Umschlagen von gesund in krank mit molekularen Eingriffen verhindern kann. 

Bei der Gesunderhaltung des Körpers kommt dem Immunsystem bekanntermaßen eine besondere Rolle zu. Es wehrt Krankheitserreger ab, ist an der Wundheilung beteiligt und macht Krebszellen unschädlich, die tagtäglich im Organismus entstehen, wenn Zellen bei ihrer Teilung oder durch äußere Einflüsse Schaden nehmen. Neuere Forschungsarbeiten zeigen zudem, wie wichtig das Immunsystem für die Erhaltung und Regeneration von Geweben und damit von Organen ist. „Das Immunsystem ist nicht nur essenziell, wenn man sich ein Virus einfängt, es ist die ganze Zeit damit beschäftigt, unseren Körper gesund zu erhalten“, sagt Nikolaus Rajewsky. Deshalb hat Rajewsky gemeinsam mit Andreas Diefenbach und Britta Siegmund das Konsortium ImmunoPreCept gegründet, das besonders jene hallmarks of health finden will, die mit dem Immunsystem zu tun haben. Im Mai 2025 fällt die Entscheidung darüber, ob ImmunoPreCept künftig als neues Exzellenzcluster im Rahmen der Exzellenzstrategie gefördert wird.

Erste Hinweise auf die aktive Rolle des Immunsystems bei der Gesunderhaltung von Geweben hat Andreas Diefenbach vor etwa zehn Jahren gefunden. Damals entdeckte er gemeinsam mit seinem Team eine spezielle Gruppe von weißen Blutkörperchen, die ILC (Innate Lymphoid Cells). Anders als viele ihrer Lymphozyten-Kollegen produzieren die ILC ständig Botenstoffe – also nicht nur dann, wenn im Körper gerade ein Krankheitsprozess durch gesteigerte Aktivität des Immunsystems zu bekämpfen ist, sondern andauernd. Mit diesen Botenstoffen scheinen die ILC zum Beispiel die Funktion des Darms aufrechtzuerhalten. Wenn Mäuse ohne die Botenstoffe dieser besonderen Immunzellen auskommen müssen, ist der Darm nicht mehr richtig gegen Keime, Entzündungen und krank machende Speisebestandteile geschützt. So wuchs die Idee, dass man womöglich nur im Körper suchen muss, um jene Mechanismen zu finden, mit denen sich Krankheiten abfangen lassen, bevor sie sich auswachsen.

Eine von Nikolaus Rajewsky entwickelte, frei zugängliche Technologie namens Open-ST ermöglicht es nun sogar, Immunzellen bei ihrer Arbeit zu belauschen und daraus zu lernen. „Mit unseren Technologien können wir digitalisieren, wie sich Immunzellen unterhalten“, sagt er, „das ist sensationell.“ So lässt sich erfassen, was in einer Immunzelle genau passiert, welche Gene zum Beispiel aktiviert werden, wenn sie mit einem Krankheitskeim Kontakt aufnimmt, und was dann zur Entscheidung führt, dass sie einen Angriff gegen den Erreger beginnt.

Zunehmend werde verstanden, dass das Immunsystem bei sehr vielen Erkrankungen eine zentrale Rolle spiele, sagt Andreas Diefenbach – und zwar längst nicht nur bei Autoimmunerkrankungen wie Asthma, Multipler Sklerose oder Colitis ulcerosa, sondern auch bei Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems, des Stoffwechsels, wie etwa Adipositas, oder auch bei Demenzen und Krebs. „Da gibt es oft eine Dauerentzündung im Körper“, sagt Diefenbach. Sie schwele meist über Jahre, bevor das System eines Tages derart aus dem Gleichgewicht gerät, dass der Mensch Symptome verspürt – und sich krank fühlt. Erst dann kommt es in der Regel zur Diagnose.

„Wir wollen wissen: Wo genau findet diese Abweichung von der Homöostase, dem gesunden Gleichgewicht, statt?“, sagt die Kinderonkologin Angelika Eggert. „Wenn wir verstehen, was da schon früh in der Erkrankung schiefläuft, dann lernen wir, Krankheiten viel eher zu erkennen und können etwas dagegen zu tun.“ Mit ihrer extremen Genauigkeit können die KI-gestützten Hightech-Methoden erkennen, wann die Zellen das Gleichgewicht verlassen, wie genau sie das tun und über welche Mechanismen das geschieht. „Bisher weiß ja niemand, was der gesunde Zustand ist. Es gibt ein Kontinuum von schwer krank bis richtig gesund“, sagt Nikolaus Rajewsky. „Je besser wir aber die frühen molekularen Abweichungen entdecken, desto mehr werden wir verstehen, was der gesunde Zustand ist.“

So ließe sich eines Tages womöglich sehr früh erkennen, dass sich gerade ein Krebs entwickelt. Um herauszufinden, was die entsprechenden hallmarks sind, haben sich zehn führende Berliner Institutionen zum Einstein Center for Early Disease Interception zusammengeschlossen, das sich seit 2023 in der Vorbereitungsphase befindet. Unter anderem untersuchen sie die Veränderungen in den Zellen von Krebspatient:innen, bei denen der Krebs zunächst verschwunden ist. Viele von ihnen werden erfahrungsgemäß einen Rückfall erleiden. Aber wen wird es treffen? „Manche zunächst geheilten Krebspatienten erleiden Rückfälle und werden wieder krank, andere bleiben dauerhaft gesund“, sagt Eggert. „Wir wollen wissen: Was genau passiert da eigentlich?“

Außer bei Krebs lasse sich das auch bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Infektionen oder neurologischen Erkrankungen erforschen, sagt Eggert: Was sind die ersten Anzeichen für einen Rückfall? Wie kann man sie entdecken, worauf muss man achten? Wenn man dann wisse, wonach man suchen müsse, und erste molekulare Veränderungen identifiziert habe, könne man Früherkennungsprogramme entwickeln, in denen gezielt nach diesen Biomarkern gesucht werde. „Ziel ist es, möglichst auf der Ebene, wo sich die ersten erkrankten Zellen zeigen, eine Diagnose zu stellen“, sagt Eggert. „Dann ließe sich der Moment, in dem der Zustand von gesund in krank umschlägt, womöglich hinauszögern oder verhindern, indem Zellen in den gesunden Zustand zurückversetzt werden.“ Zum Beispiel, indem Moleküle zugefügt werden, die die unerwünschten biochemischen Prozesse zurückdrehen.