„Zusammen können wir das große Ganze verstehen“

Max-Planck und CiM-Forscherin Britta Trappmann im Interview

30. Juni 2017

80 interdisziplinäre Forschungsgruppen beschäftigen sich im Exzellenzcluster „Cells in Motion“ (CiM) täglich mit der Frage: Wie verhalten sich Zellen im Körper? In der Reihe "Laborbesuche" erzählt Dr. Britta Trappmann ihre Forschung: sie entwickelt synthetische Systeme für die Erforschung des Blutgefäßwachstums. Andere Wissenschaftler des Exzellenzclusters „Cells in Motion“ interessieren sich bereits für ihr Gewebemodell. Denn mit ihm können sie 3D-Versuche in kontrollierten Umgebungen machen.
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Max-Planck Forschungsgruppenleiterin und CiM-Gruppenleiterin Dr. Britta Trappmann

Frau Dr. Trappmann, mit welcher wissenschaftlichen Frage beschäftigen Sie sich aktuell?

Wir interessieren uns für die Angiogenese, also dafür, wie sich aus vorhandenen Blutgefäßen neue Gefäße bilden. Entscheidend dafür sind unter anderem Endothelzellen. Sie kleiden Blutgefäße aus. Wir schauen uns an, wie diese Zellen mit dem Gewebe um sie herum interagieren – mit der sogenannten extrazellulären Matrix. Ganz konkret untersuchen wir, welche Parameter dafür entscheidend sind, dass Endothelzellen wandern und neue Gefäße bilden. Es ist gar nicht so einfach, ein gutes Gewebemodell für unsere Versuche zu finden. Deshalb haben wir ein sogenanntes synthetisches Materialsystem entwickelt, in dem wir kontrolliert möglichst viele Parameter einzeln beeinflussen können. Bei natürlichen Modellen ist das nämlich das Problem: Wenn man eine Eigenschaft ändert, verändert man gleichzeitig eine andere mit. Für unsere künstliche extrazelluläre Matrix haben wir ein Zuckermolekül als Basis gewählt, das protein- und zellresistent ist. So können wir gezielt die Konzentration und Art von Adhäsionsliganden verändern, also die Proteine, durch die die Zellen an die Matrix anheften und die unter anderem Signale für die Migration oder das Wachstum weitergeben. Wir können auch die mechanischen Eigenschaften der Matrix beeinflussen und, wie schnell eine Zelle die Matrix spalten kann, um zu migrieren. Wenn wir irgendwann einmal die Rolle und Aufgaben aller Umgebungsparameter verstehen, ließe sich gezielt Gewebe für Implantate herstellen. Unser Fachgebiet, das sogenannte Biomedical Engineering, ist in Deutschland noch wenig verbreitet, in den Vereinigten Staaten aber die Basis vieler Forschungsprojekte. Dabei entwickeln Chemiker, Biologen, Physiker und Ingenieure neue Versuchsmodelle oder Techniken. Der Blick über das eigene Fachgebiet hinaus ermöglicht ganz neue Forschungsmöglichkeiten – wie unser 3D-Gewebemodell für die Angiogenese.

Was macht Sie als Wissenschaftlerin persönlich aus?

In meiner Arbeitsgruppe soll jeder Mitarbeiter Verantwortung tragen und mitreden können. Auf diese Weise bilde ich meine Mitarbeiter hoffentlich zu guten Wissenschaftlern aus. Ich selbst hatte stets hervorragende Mentoren, die viel gefordert haben, mich aber immer mitbestimmen ließen. Meiner Meinung nach ist das ein zentraler Punkt für eine gute Wissenschaft. Der Nachwuchs bringt frische Ideen in die Forschung.

Was ist Ihr großes Ziel als Wissenschaftlerin?

Meine Karriere ist irgendwann zu Ende, meine Forschungsansätze sollen aber gern weitergeführt werden. Auch deshalb ist mir die Ausbildung des Nachwuchses wichtig. Daneben soll meine Forschung in der Medizin angewandt werden. Im besten Fall trägt meine Arbeit dazu bei, dass Ärzte irgendwann einmal künstliches Gewebe herstellen und implantieren können. Ich will nicht allein zum Selbstzweck forschen und Molekül xy herstellen, nur, weil es prinzipiell geht. Das ist zwar auch wichtig. Mich persönlich interessiert aber die Anwendbarkeit.

Was ist Ihr liebstes technisches Forschungsspielzeug und was kann es?

Wir haben ein neues Spinning-Disk-Mikroskop, das sehr schnell arbeitet und jede Sekunde eine neue Aufnahme macht. Auf diese Weise können wir Endothelzellen in 3D bei der Migration zusehen.

Erinnern Sie sich an Ihren größten Glücksmoment als Wissenschaftlerin?

Als Postdoktorandin habe ich auf Basis eines neuartigen Hydrogels mein Gewebemodell entwickelt, mit dem wir die Angiogenese untersuchen können. Monatelang wollten Endothelzellen aber einfach nicht im Kollektiv in unser Hydrogel migrieren. Nach einem Jahr hat es endlich funktioniert. Auf diesen Erfolg baut meine aktuelle Forschung auf.

Und wie sah Ihr größter Frustmoment aus?

Es ist natürlich frustrierend, wenn ein Experiment nicht funktioniert. Man muss aber aufpassen, dass man nicht zu schnell aufgibt, nur, weil das Experiment vielleicht nicht die eigene Hypothese bestätigt. Mich frustrieren Experimente eher, wenn sie aus technischen Gründen scheitern – vor allem, wenn wir nicht wissen, warum das so ist. Wir arbeiten mehrere Tage lang konzentriert an der Herstellung unserer Gewebemodelle. Anfangs haben wir noch viel Ausschuss produziert, weil an irgendeiner Stelle etwas schiefgelaufen ist. Es hat ein halbes Jahr lang gedauert, bis unsere Modelle zu 90 Prozent einsatzfähig waren.

Welches wissenschaftliche Phänomen begeistert Sie heute noch regelmäßig?

Mich fasziniert das Zusammenspiel zellulärer Prozesse. Wir können einzelne Aspekte, Prozesse oder Funktionen von Zellen und Molekülen erklären. Dennoch beginnen wir gerade erst zu verstehen, wie der Mensch als Gesamtkonzept funktioniert.

Auf welche große, wissenschaftliche Frage hätten Sie gern eine Antwort?

Welche Parameter steuern die Angiogenese? Um ein ganzheitliches Verständnis darüber zu bekommen, muss man verschiedene Ansätze verfolgen. Unser Ansatz ist eher materialwissenschaftlich, andere Forschungsgruppen nehmen sich des Themas von einer anderen Seite an. Die Angiogeneseforschung ist im Kern ein biologisches Thema. Unsere Modelle sollen helfen, geeignete Werkzeuge für die biologischen Fragestellungen zu liefern. Das ist der Vorteil der Interdisziplinarität: Zusammen können wir das große Ganze verstehen.

Wie viel Kunst, Kreativität und Handwerk steckt in Ihrer Wissenschaft?

Bevor wir überhaupt mit einem biologischen Experiment starten können, müssen wir die von uns entwickelten Gewebemodelle erst herstellen. Dahinter stecken viele Handgriffe in sehr kleinem Maßstab. Mithilfe von Schablonen stellen wir aus einem speziellen Hydrogel die Grundteile unseres etwa zwei Zentimeter großen Modells her. Dieses besteht aus künstlichen Kanälen im Mikrometermaßstab. Das Ganze müssen wir zusammenbauen und je nach Experiment die Kanäle anders beschichten. Man muss die ganze Zeit sehr genau arbeiten und entsprechend handwerklich geschickt sein.

Das Interview führte Sibylle Schikora, Pressereferentin / Forschungsredakteurin des Exzellenzclusters "Cells in Motion"

 
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