Als Paradebeispiel für einen Sonderforschungsbereich Transregio (TRR) bezeichnen Juliane Baumann und Dr. Markus Bender vom Institut für Experimentelle Biomedizin des Uniklinikums Würzburg ihr Projekt A06 im TRR240 „Platelets“. In dem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekt haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus verschiedenen Disziplinen und Standorten gemeinsam ihre Expertise eingebracht, um eine biophysikalische Plattform zu etablieren, die es erlaubt, die mechanischen Eigenschaften von Blutplättchen, den so genannten Thrombozyten, der Maus und des Menschen zu analysieren und die Ergebnisse aus der Grundlagenforschung in die klinische Anwendung zu transferieren. BiologInnen, MedizinerInnen, PharmazeutInnen, PhysikerInnen und BiomedizinerInnen aus Würzburg, Greifswald, Tübingen und Dublin haben in dreieinhalb Jahren herausgefunden, dass die erhöhte Blutungsneigung bei Menschen mit einem Defekt im Gen MYH9 (Myosin heavy chain 9) nicht auf eine reduzierte Thrombozytenanzahl zurückzuführen ist, sondern darauf, dass die Thrombozyten in ihrer Kraftausübung beeinträchtigt sind. Die Ergebnisse wurden jetzt in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht.

Mutationen im MYH9-Gen führen zu Blutverlusten

Generelles Ziel des SFB/TRR240 „Platelets“ ist es, die komplexen und unzureichend verstandenen Funktionen von Thrombozyten zu entschlüsseln. Dadurch erhofft man sich neue Erkenntnisse, die eine bessere Behandlung von Erkrankungen wie Herzinfarkt, Schlaganfall, akutes Lungenversagen und Krebs ermöglichen. Im Projekt A06 standen die MYH9-assoziierten Erkrankungen im Fokus. Das Gen MYH9 ist verantwortlich für das kontraktile Protein Myosin IIA. Inzwischen sind mehr als 40 Mutationen in diesem Gen bekannt, die zu vier unterschiedlichen Syndromen führen. Charakteristisch für alle ist eine leichte bis moderate Blutungsneigung. Je nach Mutation können Nierenversagen, Hörverlust und ein Katarakt, im Volksmund als grauer Star bekannt, hinzukommen. Die Erkrankung ist selten, die Prävalenz, das Vorkommen dieser Erkrankung, wird jedoch unterschätzt. „Oft fällt die erhöhte Blutungsneigung erst durch eine stark anhaltende Monatsblutung bei Frauen, Blutergüsse oder Komplikationen bei einer Operation auf“, erklärt Juliane Baumann, die gemeinsam mit Laura Sachs von der Universität Greifswald Erstautorin ist. „Ist die Blutungsneigung bekannt, wird vor einer Operation Tranexamsäure zur Vorbeugung gegeben. Warum dieses Antifibrinolytikum hilft, das konnten wir jetzt im Mausmodell zeigen.“

Zunächst galt es herauszufinden, warum sich Wunden bei MYH9-PatientInnen nicht so gut verschließen wie bei Gesunden. „Dazu haben wir die Thrombozyten von drei verschiedenen Mauslinien untersucht, die jene Punktmutation tragen, die am häufigsten in MYH9-Patientinnen und Patienten vorkommen: R702C, D1424N, E1841K. Unsere Untersuchungen haben wir auch an Thrombozyten von Patienten mit der Mutation D1424N und E1841K durchgeführt, die unsere Ergebnisse in der Maus bestätigen“, berichtet Prof. Dr. Andreas Greinacher, Leiter des Instituts für Transfusionsmedizin der Universität Greifswald, einem nationalen Referenzzentrum für die Diagnostik angeborener Thrombozytopenien beim Menschen.

„Drei Mauslinien und zwei Patienten - dieser breite und translationale Ansatz ist neben der fach- und standortübergreifenden Zusammenarbeit eine Stärke des Projekts“, kommentiert Dr. Markus Bender, der gemeinsam mit Dr. Raghavendra Palankar aus Greifswald Letztautor der Publikation ist. Deren Hauptaussage lautet: Die erhöhte Blutungsneigung ist nicht auf Signalwege oder reduzierte Thrombozytenanzahl zurückzuführen, sondern auf Defekte im Zellskelett der Blutplättchen.

Thrombozyten fehlt es an Kraft

Bei einer Verletzung eines Blutgefäßes werden Thrombozyten aktiviert, die sich an die Wunde heften und diese verschließen. Über der Wunde bildet sich ein Netz, das Fibrin genannt wird. Die Thrombozyten binden mit ihren Rezeptoren an den Fibrinfasern, verdichten das Netz, sodass es kompakt und stabil wird. „Diese Kraftausübung wird benötigt, um den hämostatischen Verschluss zu generieren, die Blutstillung“, erklärt Juliane Baumann, deren Arbeit im Projekt ihre Dissertation umfasst. „Nachdem wir neue biophysikalische Methoden für die Kraftmessungen etabliert haben, konnten wir sehen, dass das Zellskelett in seiner Funktion, Kräfte auszuüben, eingeschränkt ist. Die Punktmutation im MYH9-Gen beeinträchtigt die Funktion des Myosin IIA, welches in Thrombozyten ähnlich wie in einem Muskel die Kraft vermittelt“, ergänzt Dr. Raghavendra Palankar. Eine reduzierte Kraftausübung ist also verantwortlich für die erhöhte Blutungsneigung bei Mutationen im MYH9-Gen. Die Gabe von Tranexamsäure wiederum kann den Defekt der Thrombozyten und die dadurch beeinträchtigte hämostatische Funktion durch eine Stabilisierung der Fibrinstruktur aufheben.

„Damit haben wir die Aufgabe in diesem Verbundprojekt, eine Plattform zu entwickeln, um Thrombozyten biophysikalisch zu charakterisieren, erfüllt. Darauf möchten wir gern aufbauen und versuchen zu verstehen, wie einzelne Medikamente und weitere Erkrankungen die Mechanik der Zelle beeinflussen können, resümiert Dr. Markus Bender. Dr. Raghavendra Palankar pflichtet ihm bei: „Die etablierten biophysikalischen Techniken können für eine Vielzahl von Forschungsuntersuchungen zu Thrombozyten-assoziierten Erkrankungen, Screening der Auswirkungen von Medikamenten und Pathogenen auf die Thrombozytenmechanik verwendet werden.“

Publikation: Baumann J, Sachs L, Otto O, Schoen I, Nestler P, Zaninetti C, Kenny M, Kranz R, von Eysmondt H, Rodriguez J, Schäffer TE, Nagy Z, Greinacher A, Palankar R, Bender M. Reduced platelet forces underlie impaired hemostasis in mouse models of MYH9-related disease. Sci Adv. 2022 May 20;8(20):eabn2627. doi: 10.1126/sciadv.abn2627. Epub 2022 May 18. PMID: 35584211.

www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn2627

Laut dem Gemeinsamen Bundesausschuss (G-BA) sind Zentrale Notaufnahmen (ZNA) in Kliniken verpflichtet, qualifiziertes Fachpersonal vorzuhalten. Für dieses Ziel wurde unter anderem die Fachweiterbildung Notfallpflege aufgelegt. Melanie Grigoleit und Harald Wolf sind die ersten Beschäftigten des Uniklinikums Würzburg (UKW), die an der zweijährigen, berufsbegleitenden Weiterbildung teilnahmen und sie im April dieses Jahres erfolgreich abschlossen. 

720 Stunden Theorie, 1800 Stunden Praxis

Die beiden Pflegekräfte aus dem ZNA-Team des UKW absolvierten dazu 720 Stunden Theorie-Unterricht am Bildungszentrum des Caritas-Krankenhauses Bad Mergentheim. Hinzu kamen 1800 Stunden an Praxiseinsätzen, bei denen sie Erfahrungen im Rettungsdienst, in der Anästhesie, auf der Intensivstation und in unterschiedlichen Notaufnahmen des UKW sammeln konnten. Melanie Grigoleit und Harald Wolf dürfen nun die geschützte Bezeichnung der Notfallpflegerin beziehungsweise des Notfallpflegers tragen.

Bereit für komplexe Herausforderungen

„Die pflegerische Versorgung von Notfallpatientinnen und -patienten ist sehr komplex und entwickelt sich kontinuierlich weiter“, berichtet Marcus Huppertz. Der Pflegedirektor des UKW fährt fort: „Um auf die Bedürfnisse der Patientinnen und Patienten sowie deren Angehörigen adäquat eingehen und diese begleiten zu können, sind bei unseren Kolleginnen und Kollegen neben umfassendem Fachwissen auch persönliche und soziale Kompetenzen gefragt.“ Nach seinen Worten ist die Fachweiterbildung ein wichtiger Baustein, um die Qualität der Patientenversorgung zu sichern und weiter zu verbessern.

Laut der Laudatio sorgte Prof. Ertl als ehemaliger Ärztlicher Direktor und Vorstandsvorsitzender des UKW unter anderem dafür, dass das Klinikum eine herausragende Perspektive für seine strukturelle und bauliche Weiterentwicklung erhielt. Weitere Hintergründe zu seiner Ehrung gibt es hier:

www.uni-wuerzburg.de/aktuelles/einblick/single/news/verdienstmedaille-fuer-georg-ertl

Prof. Heidland baute am UKW eine hoch angesehene Nephrologie auf. Außerdem initiierte er die Aktion „Würzburger Gelehrtentafeln“, bei der seit dem Jahr 2015 öffentlich angebrachte Tafeln über bedeutende Persönlichkeiten aus der Universitätsgeschichte informieren. Hier geht es zu seiner Laudatio: www.uniwuerzburg.de/aktuelles/einblick/single/news/verdienstmedaille-fuer-august-heidland

Pressemitteilung der Universität Würzburg vom 12.05.2022.

Es war ein außergewöhnlicher Fall, den die Österreicherin Sissy Therese Sonnleitner von der Abteilung für Hygiene und Medizinische Mikrobiologie der Medizinischen Universität Innsbruck und Leiterin der Forschungsabteilung im Labor Dr. Gernot Walder GmbH in Außervillgraten/Osttirol im vergangenen Jahr mit nach Würzburg gebracht hatte. Eine Patientin in den Sechzigern, seit 2015 an einer chronischen lymphatischen Leukämie erkrankt, infizierte sich im November 2020 mit SARS-CoV-2. Doch das durch zahlreiche Chemotherapien geschwächte Immunsystem der Patientin hat es lange Zeit nicht geschafft, das Coronavirus zu bekämpfen. Erst nach sieben Monaten konnte der Körper, gefördert durch zwei Impfungen, eine Immunantwort bilden und das Virus loswerden. Sieben Monate lang hat die Patientin das Virus ausgeschieden, und das bei relativ milden Symptomen. Das österreichisch-deutsche ForscherInnenteam wollte nun wissen, wie sich das Virus in dieser langen Infektionszeit verhalten hat.

Eine Simulation der Entstehung von Omikron

Schon länger ist bekannt, dass sich das Virus bei Immungeschwächten besonders gut vermehren und neue Varianten entwickeln kann. ExpertInnenn diskutieren, ob die Entstehung von Omikron möglicherweise auf die hohe Zahl an immundefizienten HIV-Infizierten in Südafrika zurückzuführen sei. Omikron tauchte erstmals im November 2021 in Deutschland auf und macht inzwischen mehr als 95 Prozent der Corona-Fälle aus. Sissy Sonnleitner und Martina Prelog haben mit ihren Teams nun gezeigt, dass Personen, bei denen das Immunsystem mittels Medikamente heruntergefahren werden musste, als potenziell neue Quelle für Virusvarianten in Frage kommen.

„Mit unserer Krebs-Patientin haben wir gewissermaßen ein Modell für die Entstehung von Omikron“, bemerkt Prof. Dr. Martina Prelog, Immunologin und Fachärztin für Kinder- und Jugendmedizin am Universitätsklinikum Würzburg. „Denn in diesem außergewöhnlichen Fall konnten wir demonstrieren, dass die Evolution von Mutationen zu bekannten besorgniserregenden Varianten bereits in einem einzelnen Individuum innerhalb von sieben Monaten stattfinden kann.“ Gemeinsam mit Sissy Sonnleitner ist Martina Prelog, ebenfalls gebürtige Österreicherin, Erstautorin der Studie „Cumulative SARS-CoV-2 mutations and corresponding changes in immunity in an immunocompromised patient indicate viral evolution within the host”, die jetzt im renommierten Journal Nature Communications publiziert wurde.

„Dem Virus Tür und Tor geöffnet"

Die Forscherinnen haben während des gesamten Infektionsverlaufes bei der Patientin insgesamt 17 nicht-synonyme Mutationen gefunden, von denen 15 bereits bekannte Mutationen sind, die eine Immunantwort umgehen. Das heißt, 88,2 Prozent sind prominente Immunflucht-Mutationen, die als neue besorgniserregende Varianten (VOC für variants of concern) oder Varianten von Interesse (VOI) eingestuft wurden. 55,8 Prozent der Mutationen stimmen mit Omikron überein. Besonders prominent sind die Mutationen auf dem Spike-Protein. Mit diesen Veränderungen kann das Virus weniger effizient von Antikörpern neutralisiert werden und so leichter in menschliche Zellen eindringen.

„Das unterdrückte Immunsystem hat dem Virus Tür und Tor geöffnet, um neue Varianten zu entwickeln und so seine Fitness zu steigern“, berichtet Sissy Sonnleitner. „Nun gilt es die Mutationen zu definieren und herauszufinden, welchen Trick das Virus verfolgt, um fit zu bleiben. Das könnte der Entwicklung neuer, angepasster Impfstoffe und Therapeutika für COVID-19 dienen.“

„Zu guter Letzt unterstreicht unsere Studie die Notwendigkeit, allen immungeschwächten Personen weltweit besondere Beachtung zu schenken und Priorität bei der Impfung einzuräumen“, schließen die beiden Forscherinnen ab.

Publikation: 

Sonnleitner, S.T., Prelog, M., Sonnleitner, S. et al. Cumulative SARS-CoV-2 mutations and corresponding changes in immunity in an immunocompromised patient indicate viral evolution within the host. Nat Commun 13, 2560 (2022). doi.org/10.1038/s41467-022-30163-4

Im Mai 2017 wurde in Würzburg die weltweit erste Einrichtung gegründet, die die Forschung an Ribonukleinsäuren (RNA) mit der Infektionsbiologie vereint: das Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI). Seitdem hat das noch junge Würzburger HIRI in der RNA-Grundlagenforschung und als technologischer Vorreiter eine Strahlkraft entwickelt, die weltweit wahrgenommen wird.

Das HIRI kann bereits beachtliches Renommee vorweisen: So erhielt Gründungsdirektor Jörg Vogel im Jahre 2017 den Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis – den wichtigsten Forschungsförderpreis in Deutschland. Zudem wurden vier von acht Forschungsgruppenleitern am HIRI mit einem ERC Grant des Europäischen Forschungsrats (ERC) gewürdigt – Auszeichnungen, die zu den angesehensten und bedeutendsten in Europa zählen.

Internationaler Durchbruch bei SARS-CoV-2

An Forschungserfolgen mangelt es dem HIRI ebenfalls nicht: Es veröffentlichte seit seiner Gründung circa 200 wissenschaftliche Arbeiten, darunter einige in den weltbesten Fachmagazinen wie „Nature“, „Science“ und „Cell“. Im Jahr 2020 gelang Wissenschaftler:innen aus Würzburg und den USA unter Federführung des HIRI ein internationaler Durchbruch in der Erforschung des Pandemievirus SARS-CoV-2: Sie erfassten als erstes Team weltweit die Wechselwirkungen der Coronavirus-RNA mit den Proteinen menschlicher Zellen. Damit lieferten sie eine wichtige Grundlage etwa für die Entwicklung von Medikamenten. 2021 schuf das HIRI in Kooperation mit der JMU eine neue RNA-Diagnostiktechnologie auf Basis der Genschere CRISPR. Mittlerweile zum Patent angemeldet, bietet das „LEOPARD“ genannte Verfahren die Chance, einmal herkömmliche PCR-Tests abzulösen, da es deutlich präziser und schneller ist.

Ilse Aigner, amtierende Präsidentin des Bayerischen Landtags und zur Zeit der Gründung als Wirtschaftsministerin des Freistaats eine Starthelferin des Würzburger Helmholtz-Instituts, ließ es sich nicht nehmen, Erfolge wie diese als erste Gratulantin zu würdigen: „Die Gründung des Helmholtz-Instituts bedeutete damals nicht weniger als einen gewaltigen Sprung nach vorne für den Wissenschaftsstandort Bayern. Für eine Politikerin ist es gerade in turbulenten und schwierigen Zeiten schön zu sehen, dass etwas nicht nur bleibt, sondern sich entwickelt hat zu einem echten Turbo in der medizinischen Forschung. Ich bin tief beeindruckt.“

Digitale Geburtstagsglückwünsche überbrachten Roland Weigert, Staatssekretär im Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie, Christian Schuchardt, Oberbürgermeister der Stadt Würzburg, sowie Katja Becker, Präsidentin der Deutschen Forschungsgemeinschaft, und Helmholtz-Präsident Otmar D. Wiestler.

HIRI-Gründungsdirektor Jörg Vogel zeigte sich erfreut angesichts des großen Zuspruchs und rief Meilensteine der ersten fünf Institutsjahre in Erinnerung. Mit Blick auf bevorstehende Ziele sagte er: „Wir haben uns seit Institutsgründung auf unserem Forschungsgebiet einen Platz an der Weltspitze gesichert. Diesen wollen wir in den kommenden Jahren weiter ausbauen. Wir richten den Fokus auf Zukunftsfelder der Grundlagenforschung und ihrer Anwendung: allen voran die personalisierte Medizin, aber beispielsweise auch programmierbare Antibiotika.“ Den Zuwendungsgebern des HIRI dankte Vogel, dass sie es seinem Institut ermöglichten, auf höchstem Niveau zu forschen. „Und dafür wird auch unser Institutsneubau mit eigenen Laboren auf dem Medizin-Campus Würzburg besonders wichtig sein“, so Vogel. Denn nach fünf Jahren Wachstum am HIRI in den Räumlichkeiten der Universität mangele es hauptsächlich an einem: ausreichend Platz. 

Dirk Heinz, Wissenschaftlicher Geschäftsführer des HZI Braunschweig, erklärte, welchen Stellenwert das Würzburger HIRI für das Mutterzentrum habe: „Die Corona-Pandemie und insbesondere die neuartigen mRNA-Impfstoffe haben sehr deutlich gemacht, dass RNA-basierte Technologien ein ausgesprochener Innovationstreiber sind. Wir sind sehr stolz darauf, mit dem HIRI an dieser Revolution teilzuhaben und gemeinsam mit der JMU starke Beiträge nicht nur in der Grundlagenforschung, sondern auch in der Translation in die medizinische Anwendung leisten zu können.“ 

JMU-Präsident Paul Pauli betonte die Bedeutung des HIRI für die Exzellenzstrategie der Würzburger Universität: „Mit dem HIRI sind unsere forschungsstarke medizinische Fakultät und unser Universitätsklinikum bestens an die Helmholtz-Gemeinschaft und die Expertise des HZI angebunden. Die wissenschaftlichen Erfolge, die die Julius-Maximilians-Universität gemeinsam mit dem HIRI erzielt, sind eine großartige Visitenkarte, die wir erfolgreich zu nutzen wissen, um die Exzellenz des Standorts Würzburg und der JMU weiter zu profilieren.“ 

Fünf Jahre HIRI – fünf Fakten 

Gründung 

Im Mai 2017 wird das Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI) in Würzburg gegründet. Es ist ein Standort des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig in Kooperation mit der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg.

Gründungsdirektor

Gründungsdirektor ist der Biochemiker Jörg Vogel. Er ist zugleich der Direktor des Instituts für Molekulare Infektionsbiologie (IMIB) an der JMU 

Team

Bei seiner Gründung im Jahr 2017 startet das HIRI mit einem zwölfköpfigen Team und zwei Forschungsgruppen. Heute zählt das Institut acht Forschungsgruppen und beschäftigt mehr als 100 Personen in Wissenschaft, technischem Betrieb und Verwaltung.

Finanzierung

Finanziert wird das HIRI zu 90 Prozent aus Mitteln des Bundes. 10 Prozent trägt der Freistaat Bayern. Hinzu kommen zusätzlich eingeworbene Projektmittel vom Europäischen Forschungsrat, der Deutschen Forschungsgemeinschaft und Stiftungen. 

Neubau

Das HIRI ist bis zur Errichtung und Inbetriebnahme seines eigenen Institutsgebäudes interimsweise in den Räumlichkeiten der Alten Chirurgie auf dem Medizin-Campus Würzburg untergebracht. Der Institutsneubau entsteht in direkter Nachbarschaft und wird vom Münchener Architekturbüro doranth post architekten geplant. Bauherr ist das Braunschweiger Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI). Finanziert wird das Vorhaben aus Mitteln des Bayerischen Staatsministeriums für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie und der Europäischen Union.

Das Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung:

Das Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI) wurde im Mai 2017 als Standort des Braunschweiger Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Kooperation mit der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) gegründet. Mit Sitz auf dem Campus des Würzburger Uniklinikums widmet sich das HIRI als weltweit erstes Institut seiner Art der Rolle von Ribonukleinsäuren (RNAs) in Infektionsprozessen. Auf Basis dieser Erkenntnisse werden in einem integrativen Forschungsansatz neue Therapieansätze entwickelt und diese durch Entwicklung pharmazeutischer Anwendungsformen klinisch anwendbar gemacht. www.helmholtz-hiri.de

Das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung:

Am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) untersuchen Wissenschaftler die Mechanismen von Infektionen und ihrer Abwehr. Was Bakterien oder Viren zu Krankheitserregern macht: Das zu verstehen soll den Schlüssel zur Entwicklung neuer Medikamente und Impfstoffe liefern. Das HZI ist Mitglied im Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (DZIF). Weitere Informationen: www.helmholtz-hzi.de

Diese Medieninformation inkl. Pressefoto zum Download können Sie hier einsehen (Link zur HIRI-Webseite).

HIRI Medieninformation vom 10. Mai 2022.

Vladimir Khayenko und Noah Nordblom aus der Forschungsgruppe von Dr. Hans Michael Maric am Rudolf-Virchow-Zentrum (RVZ) der Universität Würzburg (Deutschland) haben kürzlich Sylite entwickelt: Eine kompakte peptidbasierte Sonde zur Visualisierung von inhibitorischen Synapsen in Neuronen und Gehirngewebe. Sylite ist eine aktivitätsbasierte Sonde, die Antikörper in Sachen Selektivität, Einfachheit und Vielseitigkeit übertrifft. Die Entwicklung von Sylite und seine Anwendung in der konventionellen und superauflösenden Mikroskopie sowie in Studien auf Zell- und Schaltkreisebene wurde nun in der Peer-Review-Fachzeitschrift Angewandte Chemie veröffentlicht.

Visualisierung von Synapsen und aktuelle Einschränkungen  

Inhibitorische Synapsen im zentralen Nervensystem sind entweder glycinerg oder GABAerg und werden in der Regel mittels Gephyrin, dem Marker für inhibitorische Synapsen, identifiziert und visualisiert. Gephyrin fungiert als Gerüstprotein, das hemmende Rezeptoren an der Postsynapse stabilisiert. Die Anzahl der Gephyrinproteine bestimmt somit die Anzahl an Rezeptoren und korreliert daher auch mit der neuronalen Signalstärke.

Die Visualisierung hemmender Synapsen kann durch genetische Markierung erreicht werden, was jedoch aufwändig ist und ungewollte morphologische sowie funktionelle Änderungen hervorrufen kann. Ein alternativer Ansatz ist die Immunfärbung von Gephyrin, die allerdings eine spezielle Anpassung des Färbeprotokolls an die jeweiligen Probentypen und Bildgebungsverfahren erfordert und insbesondere in Gewebeanwendungen, durch die begrenzte Eindringtiefe der dabei verwendeten Antikörper, problematisch ist.

Sylite enthüllt die Ultrastruktur hemmender Synapsen und die Vernetzung des Gehirns

„Ausgehend von einem endogenen Liganden von Gephyrin, entwickelten wir einen kurzen peptidbasierten Binder und dimerisierten ihn, wodurch wir, ähnlich wie es bei Antikörpern der Fall ist, die Selektivität deutlich erhöhen konnten. Die Sonde mit den besten Eigenschaften nannten wir Sylite“, sagt Maric.

Sylite ist eine funktionelle Sonde, die auf rezeptorbindende Gephyrin-Isoformen abzielt, d. h. auf Isoformen, die in Neuronen eine funktionelle Rolle spielen. Im Labor von Dr. Christian Specht (INSERM, Paris, Frankreich) bestätigte Khayenko nicht nur eine lineare Korrelation der Sondenmarkierung mit neuronalem Gephyrin, sondern beobachtete sogar eine Verbesserung gegenüber den Anti-Gephyrin-Antikörpern, die momentan als Goldstandard gelten. Zusammen mit Specht machte Khayenko die Synapse auch mit hochauflösender Mikroskopie sichtbar. „Von den herausragenden Sylite Färbungen in der Zellkultur motiviert wollte ich das Potenzial der Sonde in der Bildgebung von Geweben erforschen, da hier die geringe Größe das Eindringen in das Gewebe erleichtern sollte", beschreibt Khayenko. Aus diesem Grund wandte sich das Team an Prof. Philip Tovote und seine Studentin Sara Reis vom Institut für Klinische Neurobiologie der Universität Würzburg. Gemeinsam führten sie mehrere Färbungen von Hirngewebe durch, wobei Sylite die Gephyrin-Antikörper in jeder Hinsicht übertraf. Sylite ermöglicht die Visualisierung von Synapsen ohne Färbungsartefakte und durchdrang 50 μm dicke Hirnschnitte innerhalb von nur einer Stunde, während die getesteten Antikörper selbst nach 24 Stunden nur teilweise ihre Zielproteine erreichten und insbesondere bei längeren Einwirkdauern Fehlfärbungen verursachten. Um das Potential von Sylite zu demonstrieren, nutzte die Forschergruppe die Sonde, um die synaptische Vernetzung im Mittelhirn zusammen mit genauen Synapsengrößen zu bestimmen.

Künftige Anwendungen und Verfügbarkeit von Syliten

„Ich arbeite derzeit an Sylite-Derivaten, die es uns ermöglichen werden, hemmende Postsynapsen sichtbar zu machen und die Modulation der hemmenden Signalübertragung in lebenden Zellen zu erforschen", sagt Khayenko. Maric fasst zusammen: „Kompakte synthetische Sonden wie Sylite eröffnen neue Forschungsmöglichkeiten in den Neurowissenschaften, da sie eine bessere Lokalisierungspräzision und Auflösung ermöglichen und weil sie die Bildgebung im Gewebe erleichtern".

Sylite ist kommerziell über die NanoTag Biotechnologies GmbH erhältlich.

Publikation

A Versatile Synthetic Affinity Probe Reveals Inhibitory Synapse Ultrastructure and Brain Connectivity. Vladimir Khayenko, Clemens Schulte, Sara L. Reis, Orly Avraham, Cataldo Schietroma, Rafael Worschech, Noah F. Nordblom, Sonja Kachler, Carmen Villmann, Katrin G. Heinze, Andreas Schlosser, Ora Schueler-Furman, Philip Tovote, Christian G. Specht, Hans M. Maric.  Angew Chem Int Ed Engl. 2022 Apr 14.

Kontakt

Vladimir Khayenko, Rudolf Virchow Center - Center for Integrative and Translational Bioimaging, University of Würzburg, +49 931 31-80151, vladimir.khayenko@ uni-wuerzburg.de

Dr. Hans Michael Maric, Rudolf Virchow Center - Center for Integrative and Translational Bioimaging, University of Würzburg, +49 931 31-85371, hans.maric@ uni-wuerzburg.de

Dr. Daniela Diefenbacher, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, Rudolf Virchow Center - Center for Integrative and Translational Bioimaging, University of Würzburg, +49 931 31-88631, daniela.diefenbacher@ uni-wuerzburg.de

Pressemitteilung des Rudolf-Virchow-Zentrum

Mit der Geburt eines Kindes beginnt auch für die Eltern ein neues Leben, das neben Freude und Glück auch Fragen und Sorgen mit sich bringen kann. Um Mütter und Väter für den Familienalltag zuhause zu stärken, gibt es seit diesem Frühjahr an der Frauenklinik des Uniklinikums Würzburg (UKW) zwei Babylotsinnen.

Für eine gesunde Kindesentwicklung

„Familien unterliegen zunehmenden Belastungen mit möglichen Auswirkungen auf eine gesunde Kindesentwicklung, wie zum Beispiel finanzielle Sorgen und Arbeitslosigkeit, fehlende Integration, schwindende familiäre Strukturen sowie Trennung oder Krankheit der Eltern“, sagt Prof. Dr. Sarah Kittel-Schneider. Die stellvertretende Klinikdirektorin des Zentrums für Psychische Gesundheit des UKW leitet an der Würzburger Universitäts-Frauenklinik eine Spezialambulanz für psychische Erkrankungen rund um die Geburt in Zusammenarbeit mit der Frauen- und der Kinderklinik. Sie fährt fort: „Das freiwillige und kostenlose Gespräch mit unseren Babylotsinnen bietet die Chance, schon in der Geburtsklinik psychosozialen Hilfsbedarf der – werdenden – Eltern zu erkennen und passende Angebote zu vermitteln.“

Unterstützt durch Fördergelder

Für diese Aufgabe wurden in diesem Frühjahr die speziell weitergebildeten Mitarbeiterinnen Christine Blum und Daniela Bürtsch eingestellt. Nach einer Etablierungsphase konnten sie Mitte April ihre Arbeit vollständig aufnehmen. Finanziert und getragen wird das Projekt vom klinischen Förderverein „Der Regenbogen e.V. – Verein der Freunde und Förderer der Psychiatrischen Tagesklinik“, unterstützt von Fördergeldern der gemeinnützigen Stiftung SeeYou, der Deutschen Fernsehlotterie und dem Lions Club.

Das Babylotsen-Programm der Stiftung SeeYou ist bereits in 103 Kliniken und Arztpraxen in ganz Deutschland etabliert. „Ich kenne es aus meiner früheren Arbeit im peripartalen Netzwerk Frankfurt und dem dortigen Universitätsklinikum und bin vom Nutzen des Angebots überzeugt“, sagt Prof. Kittel-Schneider. Sie beantragte deshalb zusammen mit Ursula Berninger und Hans-Reiner Waldbröl, den Vorsitzenden des klinischen Fördervereins „Der Regenbogen e.V.“, Prof. Dr. Achim Wöckel, dem Direktor der Frauenklinik, und Prof. Dr. Christoph Härtel, dem Direktor der Kinderklinik des UKW, die erforderlichen Drittmittel.

Vorreiter in Bayern

Die Würzburger Babylotsinnen sind das erste Projekt dieser Art in Bayern. „Unser Ziel bei diesem interdisziplinären und multiprofessionellen Vorhaben ist es, in enger Zusammenarbeit mit den koordinierenden Kinderschutzstellen junge Familien nach Kräften zu unterstützen und den Kindern einen guten Start ins Leben zu ermöglichen“, fasst Prof. Kittel-Schneider zusammen.

Wer das Projekt durch Sponsoring unterstützen will, kann dies über folgendes Konto tun:

Klinischer Förderverein „Der Regenbogen e.V., Verein der Freunde und Förderer der psychiatrischen Tagesklinik“

Sparkasse Mainfranken

IBAN DE76 790500000049366438