Algarve-Forscher entwickelt "GPS für Stammzellen"

Mach mit: Tei­le die­sen Bei­trag mit Freun­den!

Maß­ge­schnei­der­te Stamm­zel­len für die per­so­na­li­sier­te Medi­zin – auf die­sem Feld hat ein deut­scher Bio­in­for­ma­ti­ker an der Uni­ver­si­tät der Algar­ve (UAlg) jetzt für einen wich­ti­gen Fort­schritt gesorgt. Prof. Mat­thi­as Fut­schik (47) und sein For­scher-Team in Faro ent­wi­ckel­ten den „StemM­ap­per“. Ver­gleich­bar einem GPS-Sys­tem lie­fert das Com­pu­ter­pro­gramm eine Art Kar­te dafür, wie weit sich der Zustand einer akti­vier­ten nor­ma­len Zel­le in Rich­tung einer gewünsch­ten Stamm­zel­le ent­wi­ckelt hat.

„In Prin­zip kann man seit rund zehn Jah­ren vie­le Arten von mensch­li­chen Zel­len durch Akti­vie­rung von vier Genen direkt in Stamm­zel­len umwan­deln“, ver­blüfft mich der 1970 in Waib­lin­gen bei Stutt­gart gebo­re­ne Wis­sen­schaft­ler, als ich ihn in Faro besu­che. Sein Traum und der vie­ler Medi­zi­ner: Zum Ersatz abge­stor­be­nen Gewe­bes sol­che spe­zi­el­len Stamm­zel­len zu inji­zie­ren, die dann im Kör­per die gewünsch­ten Tei­le „repa­rie­ren“.

 

Stammzellen Forschung an der Universität der Algarve durch Bioinformatiker Matthias Futschik
Im Labor der Uni­ver­si­tät der Algar­ve: Bio­in­for­ma­ti­ker Prof. Mat­thi­as Fut­schik (l) mit Dok­to­rand Rui Mach­a­do. Foto: Hans-Joa­chim All­gai­er

 

Deutscher Bioinformatiker unterstützt Entwicklung maßgeschneiderter Stammzellen

 

Bei sehr vie­len Erkran­kun­gen, zum Bei­spiel bei Herz­in­farkt, Demenz, Alz­hei­mer, Par­kin­son oder dem Grau­en Star, wäre es wün­schens­wert und wich­tig, abge­stor­be­nes Gewe­be durch neu­es, kör­per­ei­ge­nes zu erset­zen, ohne frem­des trans­plan­tie­ren zu müs­sen, so der Bio­in­for­ma­ti­ker und Sys­tem­bio­lo­ge im Gespräch mit mir. Hier kämen dann sol­che maß­ge­schnei­der­ten Stamm­zel­len ins Spiel, die sich aus kör­per­ei­ge­nen Zel­len durch geziel­te Akti­vie­rung von Genen genau zu dem ent­wi­ckeln, was benö­tigt wird – etwa Knor­pel für das lädier­te Gelenk eines Sport­lers.

Vor­bei die Zei­ten, als embryo­na­le Stamm­zel­len, aus Zell­klum­pen gewon­nen, die ein­zi­gen waren, auf deren unent­weg­te Tei­lung und Erneue­rung Medi­zi­ner ihre Hoff­nung set­zen muss­ten. Jetzt wird die Akti­vi­tät aller Gene in einer Zel­le gemes­sen und geschaut, in wel­chem Zustand sie sich gera­de befin­det. „Wir kön­nen also fest­stel­len: Ist sie einer ursprüng­li­chen embryo­na­len Stamm­zel­le ähn­lich oder hat sie sich schon dif­fe­ren­ziert, etwa zu Ner­ven­ge­we­be“, erläu­tert mir Fut­schik.

Mit sei­nem StemM­ap­per kann er die unter­schied­li­chen Zustän­de der Zel­len bes­ser cha­rak­te­ri­sie­ren, kann erken­nen, wel­che der ins­ge­samt 20.000 Gene sich wie ver­än­dern und ob bestimm­te spe­zi­fisch akti­viert wer­den soll­ten. Denn der unend­li­che Tei­lungs­pro­zess kann kon­trol­liert wer­den. Fut­schik macht es noch ein­fa­cher für mich: „Die Stamm­zel­le hört auf sich zu tei­len, wenn wir ihr von außen das Signal dafür geben. Wir kön­nen aber auch etwas hin­zu­ge­ben und sie ent­wi­ckelt zu etwas Bestimm­te­ren“.

 

Stammzellen visualisiert durch den an der Universität der Algarve von Bioinformatikern entwickelten StemMapper
Freu­de über gelun­ge­ne Visua­li­sie­rung von Stamm­zel­len durch den StemM­ap­per: Die Wis­sen­schaft­ler Rui Mach­a­do und Isa­bel Duar­te aus dem Bio­in­for­ma­tik-Team, das unter der Lei­tung von Prof. Mat­thi­as Fut­schik an der Uni­ver­si­tät der Algar­ve das Com­pu­ter­pro­gramm StemM­ap­per ent­wi­ckelt hat. Foto: Hans-Joa­chim All­gai­er

Futschik will aus dem "GPS" ein "Google Maps" für Stammzellen machen

 

Anders sei das bei Krebs­zel­len, die ansons­ten gro­ße Ähn­lich­keit mit Stamm­zel­len hät­ten. Krebs­zel­len wuchern und de-dif­fe­ren­zie­ren sich dabei. „Sie wer­den zum Bei­spiel von Haut­zel­len zu einem Geschwür, das mit Haut­zel­len nicht mehr viel zu tun hat“, sagt der For­scher. Umso wich­ti­ger sei die Kon­trol­le der Zell­ent­wick­lung – auch beim Kon­zept der Bekämp­fung von soge­nann­ten Krebs­stamm­zel­len, das seit rund zwan­zig Jah­ren ver­folgt wer­de. Es gel­te, gezielt den gerin­gen Pro­zent­satz von Krebs­stamm­zel­len zu tref­fen, die von einer übli­chen Che­mo­the­ra­pie the­ra­peu­tisch oft nicht wirk­sam abge­tö­tet wer­den.

Fut­schiks StemM­ap­per hilft – ver­ein­facht gesagt – eben auch dabei, den Unter­schied zwi­schen einer nor­ma­len Zel­le und einer Krebs­stamm­zel­le zu erken­nen. Um mei­nem Ver­ständ­nis auf die Sprün­ge zu hel­fen, greift der Bio­in­for­ma­ti­ker zu einem Ver­gleich: „Bis­lang lagen die Daten in ver­schie­de­nen Bestän­den vor. Stel­len Sie sich dazu Stadt­plä­ne von Faro, Alb­ufei­ra oder Por­timão vor. Die­se Kar­ten waren nicht mit­ein­an­der ver­bun­den. Unser StemM­ap­per nimmt nun alle die­se Kar­ten und visua­li­siert eine inte­grier­te Gesamt­an­sicht des Ver­kehrs­net­zes der Algar­ve“.

Die meis­ten Nut­zer des StemM­ap­pers sei­en Daten­pro­du­zen­ten und ‑ana­lys­ten unter den for­schen­den Bio­me­di­zi­nern welt­weit. Mit sei­ner For­schungs­grup­pe will Fut­schik künf­tig sein „GPS“ wei­ter­ent­wi­ckeln hin zu einem „Goog­le Maps“ für Stamm­zel­len, das den Weg der Ent­wick­lung vor­aus­sa­ge und hel­fe, ihn effi­zi­en­ter zu machen. „Denn genau bei der Effi­zi­enz müs­sen wir uns noch ver­bes­sern. Vie­le Metho­den zur Umwand­lung von Zel­len funk­tio­nie­ren gut im Labor, aber sind noch nicht prak­ti­ka­bel für kli­ni­sche Anwen­dun­gen.“

 

Stammzellen Entwicklung für Herzchirurgie wird unterstützt durch den an der Univeristät der Algarve entwickelten StemMapper
Der in Faro ent­wi­ckel­te StemM­ap­per könn­te zum Bei­spiel auch für die Behand­lung von Herz­in­farkt-Pati­en­ten nütz­li­che Infor­ma­tio­nen lie­fern. Foto: Hans-Joa­chim All­gai­er

Nicht nur bei Stammzellen: Bioinformatik in Faro gilt als sehr effizient

 

Mat­thi­as Fut­schik schloss sein Phy­sik-Stu­di­um 1998 an der Hum­boldt-Uni­ver­si­tät in Ber­lin mit dem Diplom ab. Nach einer Welt­rei­se pro­mo­vier­te der Bio­in­for­ma­ti­ker 2003 in Neu­see­land an der Uni­ver­si­tät Dun­edin. Anschlie­ßend kehr­te Fut­schik an die Hum­boldt-Uni­ver­si­tät nach Ber­lin zurück und forsch­te dort zu Fra­ge­stel­lun­gen der mole­ku­la­ren Netz­wer­ke und der Sys­tem­bio­lo­gie. 2008 wech­sel­te Fut­schik auf eine For­schungs­stel­le an der Uni­ver­si­tät der Algar­ve. Trotz Rück­gangs der Mit­tel infol­ge der Finanz­kri­se konn­te er als Lei­ter der For­schungs­grup­pe Sys­tems Bio­lo­gy and Bio­in­for­ma­tics Labo­ra­to­ry (Sys­Bio­Lab), die bis zu zehn Wis­sen­schaft­ler umfass­te, meh­re­re Pro­jek­te in Gang set­zen. 2016 erhielt er einen Ruf der Uni­ver­si­tät in Ply­mouth (Groß­bri­tan­ni­en), um dort als ordent­li­cher Pro­fes­sor zu arbei­ten. An der Uni­ver­si­tät Faro ist Fut­schik nach wie vor For­schungs­grup­pen­lei­ter. „Mit unse­ren wis­sen­schaft­li­chen Ver­öf­fent­li­chun­gen aus Faro schla­gen wir uns weit bes­ser, als es von unse­rer ‚Gewichts­klas­se‘ zu erwar­ten wäre“, schmun­zelt Fut­schik. Wenn man die finan­zi­el­le Aus­stat­tung mit den wis­sen­schaft­li­chen Resul­ta­ten ver­glei­che, sei das For­scher­team an der Algar­ve „extrem effi­zi­ent“.

Der gebür­ti­ge Schwa­be, der auf der Volks­hoch­schu­le in Ber­lin Por­tu­gie­sisch zu ler­nen begann, zog nach sei­nem Wech­sel an die Algar­ve zunächst nach Faro und wohnt nun seit zwei Jah­ren in Bar­ran­co de São Miguel bei Estoi, wo er ein Haus besitzt. Dort lebt er mit sei­ner aus Lis­sa­bon stam­men­den por­tu­gie­si­schen Part­ne­rin zusam­men, geht ger­ne Kaja­ken in der Ria For­mo­sa und auf Volks­tanz-Fes­ti­vals.

Auf einen ganz ande­ren Wis­sen­schaft­ler der Uni­ver­si­tät der Algar­ve, den Archäo­lo­gen Prof. João Pedro Ber­nar­des, sind wir in unse­rem Bei­trag "Archäo­lo­gen fin­den Fisch­so­ßen-Fabrik" ein­ge­gan­gen.

Hans-Joachim Allgaier

Deutscher Journalist mit Know-how in Public Relations/Marketing/Corporate Communications - Portugal-/Algarve-/Alentejo-Liebhaber

Hans-Joachim Allgaier

Deutscher Journalist mit Know-how in Public Relations/Marketing/Corporate Communications - Portugal-/Algarve-/Alentejo-Liebhaber

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