Rolf Bodmer

Die Stiftung Charité unterstützt zukunftsweisende Projekte und Personen am BIH. Mit den Einstein BIH Visiting Fellowships werden führende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dem Ausland für eine Tätigkeit am BIH gefördert. Die Forscherinnen und Forscher bleiben an ihren Heimatinstituten beschäftigt, arbeiten aber parallel in Berlin in einer neuen Arbeitsgruppe. Seit 2016 forschen Professor Rolf Bodmer und Professorin Silke Rickert-Sperling (Charité/MDC) zusammen. Der Molekular- und Entwicklungsbiologe kommt vom Sanford-Burnham-Prebys Medical Discovery Institute in Kalifornien/USA. Gemeinsam untersuchen sie die genetischen und molekularen Ursachen von Menschen mit angeborenen Herzfehlern. Ein Interview.

Was ist der Schwerpunkt Ihrer Forschung?

RICKERT-SPERLING Meine Arbeitsgruppe untersucht die genetischen und molekularen Ursachen von angeborenen Herzfehlern. Besonders schauen wir dabei auf krankheitsassoziierte Gene und epigenetische Faktoren, also jene chemischen Verbindungen, die Gene an- und abschalten. Fast ein Prozent der Neugeborenen leidet unter einer angeborenen Fehlbildung des Herzens, wobei Morbus Fallot, auch Fallot’sche Tetralogie genannt, der häufigste zyanotische Herzfehler ist. Diese komplizierte Erkrankung besteht gleich aus mehreren Fehlbildungen: einem Loch in der Herzscheidewand, einer Verengung der Pulmonalklappe und einer Verdickung der Muskulatur der rechten Herzkammer. Außerdem sitzt die Aorta, die Hauptschlagader, nicht an der richtigen Stelle, was dazu führt, dass Blut in den Körperkreislauf kommt, das nicht mit Sauersto  angereichert ist. Die Säuglinge bekommen »Blausucht«, Zyanose. Kinder der Fallot’schen Tetralogie werden in der Regel im Säuglingsalter operativ behandelt. Um her- auszufinden, was die molekularen Grundlagen von diesen und anderen angeborenen Herzfehlern sind, ist es wichtig, verschiedene Ansätze zu kombinieren – darunter molekularbiologische, bioinformatische, systembiologische und klinische.

BODMER Auch ich untersuche die Ursachen angeborener Herzfehler – allerdings gehe ich das Thema von einer anderen Seite an. Ich arbeite mit einem Modellorganismus – der Fruchtfliege Drosophila. Auch wenn Drosophila nur einen Herzschlauch und kein Vierkammerherz wie der Mensch oder die Maus besitzt, können wir an ihr hervorragend die Grund- lagen bestimmter Herzkrankheiten untersuchen, da der embryonale und aktive genetische Bauplan der Herzmuskelzelle der Fliege in wesentlichen Punkten dem des Menschen sehr ähnlich ist; er ist evolutionär konserviert.
Mich interessiert vor allem die molekular-genetische Regulation all jener Prozesse, die für die Herzentwicklung entscheidend sind. So habe ich in der Fruchtfliege auch den ersten kardiogenetischen Transkriptionsfaktor entdeckt – ein Kontrolleiweiß, das in der Genregulation eine wichtige Rolle spielt. Durch diese Entdeckung verstehen wir überhaupt erst, welchen Einfluss molekulare Mechanismen bei der Entwicklung des Herzens haben. Wir konnten Drosophila als Modellorganismus für die Erforschung des Herzens etablieren.

Sie arbeiten seit 2016 zusammen? Wie funktioniert das?

RICKERT-SPERLING Wir kennen uns seit Jahren. Ich hatte Rolf Bodmer als Sprecher zu einem Kongress eingeladen und war begeistert von seiner neuesten technologischen Entwicklung, der »SOHA«-Methode zur Analyse der kardialen Funktion in vivo in Drosophila. Es war genau das, wonach ich gesucht hatte: eine schnelle und günstige Möglichkeit, in einem lebenden System die Auswirkung multipler genetischer Veränderungen, welche wir bei Patientinnen und Patienten mit angeborenen Herzfehlern identifiziert hatten, zu testen. Bis dato arbeiteten wir,in Berlin nur mit Zellkultursystemen und Mäusen.

BODMER Und ich suchte nach einer Möglichkeit, den Modellorganismus Drosophila für die menschliche Herzgenetik nutzbar zu machen. Da haben wir schnell festgestellt, dass wir hervorragend zusammenpassen.

Können Sie schon erste Erfolge vorweisen?

BODMER Oh ja. Basierend auf Silke Rickert-Sperlings genetischen Daten von Patientinnen und Patienten mit Fallot’scher Tetralogie haben wir begonnen, seltene Mutationen, die einzeln oder – häufiger – zusammen bei Patientinnen und Patienten zu finden sind, in Drosophila zu untersuchen. Damit haben wir zum ersten Mal Kandidaten, die diese Form der Herzerkrankung verursachen könnten. Besonders interessant ist dabei, dass ein Teil der betroffenen Gene aus der Gruppe der muskulären Strukturproteine stammt, was möglicherweise Implikationen für den langfristigen Verlauf nach der Operation geben kann. Gerade entwickeln wir daher eine Reihe von gentechnisch veränderten Drosophila, in denen wir mithilfe der CRISP/Cas9-Technologie gezielt einzelne Gene abschalten, um zu überprüfen, ob die von uns entdeckten Kandidaten tatsächlich für die Fehlbildungen verantwortlich sind.

Wie profitieren Sie voneinander?

RICKERT-SPERLING Ganz wichtig ist der persönliche Kontakt – wir tauschen uns jede Woche aus. Nur so können wir unser Forschungsziel erreichen. Über dieses Fellowprogramm konnten wir Rolf Bodmers Methoden nach Berlin holen und ein Fliegenlabor aufbauen. Hier testen wir jetzt direkt die Gene, welche wir bei Patientinnen und Patienten als potenziell relevant einstufen. Außerdem transferieren wir die Technologie zu anderen – kardial forschenden – Kolleginnen und Kollegen in Berlin. Wesentlich ist aber auch, dass wir durch unsere transatlantische Brücke den direkten Austausch mit klinischen und grundlagenorientierten Forschenden aus dem amerikanischen Netzwerk von Rolf Bodmer erhalten haben und natürlich den Kontakt zu unseren europäischen Partnern. Das bringt alle Seiten voran.

Wie können die Menschen von Ihrer Forschung profitieren?

RICKERT-SPERLING Glücklicherweise können Kinder mit angeborenem Herzfehler heute hervorragend chirurgisch und medikamentös behandelt werden. Dadurch ergibt sich für uns eine neue Gruppe von Patientinnen und Patienten: Erwachsene mit angeborenem Herzfehler. Einige davon bekommen im Laufe ihres Lebens Herzinsuffizienz oder Herzrhythmusstörungen. Unser Ziel ist, frühzeitig zu erkennen, welche dieser Personen besonders gefährdet sind. Wir vermuten, dass nicht alle die gleichen Risiken haben.
Zukünftig wollen wir darüber hinaus auch neue Ansätze finden, um Herzfehlbildungen vorzubeugen. Möglicherweise hilft uns da die Epigenetik. Wir ho en sehr, dass die Erforschung epigenetischer Modulationen bei der Herzentwicklung ein neues Forschungsfeld wird und zur Entwicklung präventiver Möglichkeiten beiträgt.

Mit freundlicher Genehmigung des Berlin Institut of Health (BIH). Das Interview ist erstmals im BIH-Jahresbericht 2016 erschienen.