Fotos: Rüdiger Koop

Die Human- und Molekularbiologin Caroline Diener forscht im Team von Professor Eckart Meese am Institut für Humangenetik

Nachwuchsforscherin ausgezeichnet

microRNAs: Mögliche Früherkennung von Parkinson

Einen neuen Ansatz, Krankheiten wie Parkinson noch vor Auftreten von Symptomen mit Hilfe von Biomarkern im Blut nachzuweisen, erforscht die Human- und Molekularbiologin Caroline Diener im Team von Professor Eckart Meese am Institut für Humangenetik der Universität des Saarlandes. Ihre Ergebnisse zu microRNAs in T-Zellen könnten auch zu neuen Therapieverfahren führen. Die Hans-und-Ruth-Giessen-Stiftung zeichnet die Nachwuchsforscherin aus und fördert ihre weitere Forschung.
Von Claudia Ehrlich • 08.07.2021

Parkinson, eine der häufigsten Nervenkrankheiten der Welt, wird meist erst spät erkannt. Dabei haben die zerstörerischen Prozesse im Körper und die Schädigung von Nervenzellen im Gehirn schon Jahre zuvor begonnen. Wenn die Betroffenen sich zunehmend langsam wie gegen einen Widerstand bewegen, ihre Muskeln steif werden und das unkontrollierbare Zittern beginnt, ist die Krankheit bereits weit fortgeschritten. Bei frühzeitiger Diagnose könnten die im Körper ablaufenden Kettenreaktionen verlangsamt, vielleicht künftig sogar gestoppt werden. Noch aber ist zu wenig über deren Ursachen und Verlauf bekannt.

 

Die Forschung von Caroline Diener, Doktorandin von Professor Eckart Meese am Institut für Humangenetik der Universität des Saarlandes, könnte dazu beitragen, besser zu verstehen, was genau bei Krankheiten wie Parkinson oder auch Krebs auf zellulärer Ebene im Körper passiert. Die Humangenetikerin erforscht entscheidende Akteure in der Kettenreaktion: die microRNAs, Biomoleküle, die Signalwege in Zellen steuern. In ihrer Forschung arbeitet sie daran, bestimmte Muster von microRNA-Tätigkeit mit Zellzuständen in Verbindung zu bringen. Ziel dabei ist es, „gesunde“ und „kranke“ Zustände unterscheiden und damit erkennen zu können. Auch erforscht sie die Funktionen bestimmter microRNAs und sucht nach Wegen, die Zellfunktion gezielt zu manipulieren.

 

Ebenso wie bei Erkrankungen wie Krebs spielt auch bei Parkinson die Signalübertragung im Körper eine tragende Rolle. Um die Körperfunktionen in Gang zu halten, laufen in unserem Inneren pausenlos und millionenfach bis ins Kleinste ausgefeilte Prozesse nach festgelegtem Plan ab. Damit etwa neue Zellen gebildet oder Viren angegriffen werden, werden bestimmte Ketten von Befehlen und Signalen abgegeben – ein hochkompliziertes Zusammenspiel vieler Protagonisten.

 

Bild Caroline Diener Zitat: Rüdiger Koop

Es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass bei Parkinson eine veränderte Immunfunktion zur Krankheitsentstehung beiträgt.

Human- und Molekularbiologin Caroline Diener

 

Zu den Hauptdarstellern hierbei gehört die m(essenger)RNA, die Boten-Ribonukleinsäure: Sie gibt die genetische Information für den Aufbau von Proteinen in einer Zelle weiter. Dabei beeinflussen microRNAs in vielen Fällen, dass dies so funktioniert, wie es soll: „microRNAs haben weitreichende Auswirkungen auf zelluläre Funktionen, sie tragen entscheidend dazu bei, dass die Herstellung von Proteinen kontrolliert werden kann und spielen somit eine zentrale Rolle bei der Regulation der Genexpression“, sagt Caroline Diener. Das heißt: microRNAs sorgen dafür, die Menge von Proteinen innerhalb der Zelle zur regulieren.

 

Ändern die microRNAs etwas an diesen Expressions-Prozessen, dann hat das große Auswirkungen: So können microRNA-Veränderungen etwa auch in Zusammenhang mit Erkrankungen wie Tumoren oder neurodegenerativen Erkrankungen stehen. Caroline Diener forscht daran, mehr hierüber herauszufinden. Und zwar speziell in T-Zellen, zentralen Zellen des Immunsystems: Diese spüren als „Killerzellen“ infizierte oder geschädigte Zellen oder auch Krebszellen auf und zerstören sie; oder sie alarmieren als „Helferzellen“ über Botenstoffe andere Immunzellen. „Es geht darum herauszufinden, wie genau die Aktivierung der ruhenden T-Zelle reguliert wird, damit sie ihre gezielte Funktion erfüllen kann“, erklärt Caroline Diener.

 

Im Rahmen ihres Promotionsprojektes nahm Diener die T-Zell-Aktivität unter die Lupe, und untersuchte die Rolle von microRNAs. In Experimenten mit aus menschlichem Blut gewonnenen T-Zellen beobachtete sie jeweils über 24 Stunden, wie sich im Zeitverlauf die Expression von messengerRNAs und microRNAs änderte. „Hierbei ist es gelungen, microRNAs mit deutlichen Expressionsveränderungen zu identifizieren. Bei Versuchswiederholungen und Untersuchungen mit unterschiedlichen gesunden Probanden ergab sich eine hohe Ähnlichkeit der Ergebnisse und damit eine Wiederholbarkeit, wie es für Biomarker erforderlich ist“, sagt Diener zu ihren Ergebnissen. „Es stellt sich daher die Frage, wie sich microRNA-Zeitverlaufsmuster im Falle einer veränderten T-Zell-Aktivität ändern und ob entsprechende Zeitverlaufsuntersuchungen genutzt werden könnten, um Hinweise auf T-Zell-gekoppelte Erkrankungen zu gewinnen“, erläutert sie.

 

Für ihre Arbeit hat die Nachwuchsforscherin jetzt den Preis der Hans-und-Ruth-Giessen-Stiftung erhalten. Mit dem Preisgeld in Höhe von 25.000 Euro will sie Zeitverlaufsstudien gezielt an T-Zellen von Menschen mit Parkinson-Erkrankungen durchführen und T-Zell-basierte Krankheitsmechanismen erforschen. „Es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass bei Parkinson eine veränderte Immunfunktion zur Krankheitsentstehung beiträgt“, erklärt Diener. Gelingt ihr der Nachweis von micoRNAs mit spezifischen Mustern von Expressionsveränderungen, könnte ein wichtiger Biomarker gefunden sein, mit dem durch einfache Blutuntersuchung eine frühe Diagnose von Parkinson möglich würde. Wenn die Abläufe und Zusammenhänge von T-Zell-Aktivität und Expressionsmustern der microRNAs besser verstanden werden, könnte darüber hinaus versucht werden, gezielt einzugreifen, etwa indem die T-Zell-Aktivität gefördert oder gehemmt wird, was den Weg für neuartige Therapieformen ebnen könnte.

 

Schon als Schülerin war Caroline Diener an Biologie interessiert. Nach dem Abitur begann sie zunächst in Trier ein Studium der BioGeo-Analyse. "Ich merkte aber schnell, dass es mich mehr reizte, im Labor zu arbeiten", sagt sie. Sie wechselte an die Saar-Universität, studierte Human- und Molekularbiologie. Ihre Bachelorarbeit schrieb sie in der Fachrichtung Genetik und Epigenetik. Den Master absolvierte sie mit einer Arbeit am Institut für Humangenetik zum Thema genetische Regulation. "Das Studium ist sehr praxisorientiert. Der Anteil laborpraktischer Arbeit ist hoch und man hat früh Einblick in die Forschung." Seit Oktober 2017 ist sie nun Doktorandin am Institut für Humangenetik. "Mein Fach ist meine Leidenschaft", sagt sie.

 

An der Universität des Saarlandes findet sie für ihre Forschungsinteressen ein ideales Umfeld: Für ihre Forschung arbeitet Caroline Diener an der Universität und am Universitätsklinikum außer am Institut für Humangenetik auch mit Arbeitsgruppen des Zentrums für Bioinformatik, dem Institut für Virologie sowie der Transplantations- und Infektionsimmunologie und künftig auch mit der Klinik für Neurologie zusammen. Hieraus ging bereits eine große Zahl von Veröffentlichungen unter anderem zu vergleichenden Expressionsanalysen und funktionellen microRNA-Untersuchungen hervor.

Foto: Rüdiger Koop

Die Veröffentlichung mit zentralen Ergebnissen des Promotionsprojektes von
Caroline Diener finden Sie unter diesem Link:

https://doi.org/10.1093/nar/gkaa788

Weitere bisherige Veröffentlichungen:

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/?term=%28Diener+Caroline+%5BAuthor%5D%29+AND+%28Homburg%29

Förderpreise der Hans-und-Ruth-Giessen-Stiftung
Foto Preisverleihung: Hans-und-Ruth-Giessen-Stiftung

 

Die Förderpreise der Hans-und-Ruth-Giessen-Stiftung in Höhe von insgesamt 50.000 Euro wurden verliehen am 29. Juni. Die Schirmherrschaft der Preisverleihung hat Ministerpräsident Tobias Hans übernommen.

Neben der Human- und Molekularbiologin Caroline Diener wurde auch die Pharmazeutin Dr. Chantal D. Bader mit einem weiteren Förderpreis in Höhe von von 25.000 Euro ausgezeichnet. Nach der Diplomarbeit am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland fertigte sie hier ihre Doktorarbeit an, in der sie sich der Entdeckung neuer Naturstoffe aus Bodenbakterien widmete. Ihr Ziel ist, neue Wirkstoffe gegen Infektionskrankheiten zu erschließen. Hierbei konnte sie bereits drei verschiedene strukturell neuartige Naturstoffe aus nur einem Bakterienstamm identifizieren und charakterisieren.

Die Hans-und-Ruth-Giessen-Stiftung fördert besonders begabte junge Menschen in den Bereichen Naturwissenschaften, Medizin und klassische Musik.

Weitere Informationen:

https://www.hr-giessen-stiftung.de/stiftung

https://www.hr-giessen-stiftung.de/preisverleihung-2021

Quellennachweis
  • Bilder
    Fotos: Rüdiger Koop

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    Foto Preisverleihung: Hans-und-Ruth-Giessen-Stiftung

    Bild Caroline Diener Zitat: Rüdiger Koop