Natürliche Wirkstoffe im Einsatz gegen Malaria und andere armutsbedingte Krankheiten

BMBF und DZIF fördern modernste Produktionsverfahren für mikrobielle Wirkstoffkandidaten gegen armutsbedingte Infektionskrankheiten am HZI

20.12.2016

Arzneimittel gegen Malaria, Tuberkulose, HIV und andere Infektionskrankheiten werden nach wie vor besonders in ärmeren Ländern dringend benötigt. Fast 430.000 Menschen sind im vergangenen Jahr Schätzungen zufolge allein an Malaria gestorben. Das geht aus dem neuen Malaria-Report der Weltgesundheitsorganisation (WHO) hervor. Diese lebensnotwendigen Medikamente stehen jedoch nicht im Fokus der Pharmaindustrie. Damit die Entwicklung möglicher neuer Wirkstoffe trotzdem vorangetrieben wird, versuchen Forscher des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig im Rahmen des neuen Forschungsprojekts „AntiMalariaDrug: Biotechnologische Produktion neuer natürlicher Wirkstoffe zum Einsatz gegen Malaria und andere armutsbedingte Krankheiten“ mögliche Wirkstoffkandidaten zu finden und weiterzuentwickeln. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) förderte das Projekt mit 780.000 Euro im Rahmen seines Förderkonzepts „Globale Gesundheit im Mittelpunkt der Forschung“  zu vernachlässigten und armutsassoziierten Krankheiten. Zudem wurden über das Deutsche Zentrum für Infektionsforschung (DZIF) mehrere Bioreaktoren am HZI in Braunschweig für das Projekt mit einer Fördersumme von 325.000 Euro finanziert. Ziel der Förderung war es, umfangreiche Kapazitäten für die nachhaltige biotechnologische Produktion präklinischer Entwicklungskandidaten aus mikrobiellen Naturstoffen zu schaffen.

© HZI/János KrügerModerne Produktionsplattform für mikrobielle Wirkstoffkandidaten gegen armutsbedingte Infektionskrankheiten wie Malaria oder Tuberkulose.

Armut begünstigt das Auftreten von Krankheiten, ganz besonders das von Infektionskrankheiten. Rund drei Milliarden Menschen – das ist beinahe die Hälfte der Weltbevölkerung – gelten als arm. Sie haben kaum Zugang zu medizinischer Versorgung, gesunder Nahrung oder sauberem Trinkwasser. Die Weltgesundheitsorganisation schätzt, dass weltweit fast 1,5 Milliarden Menschen in den ärmsten Regionen an Armuts-assoziierten Krankheiten leiden. Zu ihnen gehören auch solche Erkrankungen, die hierzulande meist mit modernen Medikamenten heilbar oder zumindest behandelbar sind, wie Malaria, Tuberkulose oder AIDS. 

„Es besteht weltweit ein immenser Nachholbedarf bei der Entwicklung von neuen Antibiotika für die Therapie bakterieller Infektionen, vor allem bei gramnegativen Erregern. Der Suche nach neuen antibiotischen Medikamenten wird in der Industrie nicht mehr der gleiche hohe Stellenwert beigemessen wie noch vor 20 Jahren“, sagt Prof. Marc Stadler, Leiter der Abteilung „Mikrobielle Wirkstoffe“ am HZI. „Die Entwicklung von Wirkstoffen gegen Tuberkulose und andere bakterielle Krankheiten, die vor allem in den Tropen eine Rolle spielen, wurde sogar noch weniger vorangetrieben als die Entwicklung der Breitspektrum-Antibiotika oder von Wirkstoffen gegen multiresistente Krankenhauskeime. Sehr viele Stämme von Mycobacterium tuberculosis sind daher gegen den Standard-Wirkstoff Rifampicin resistent oder tragen sogar multiple Resistenzgene.“

Für die Behandlung von parasitären Erkrankungen wie Malaria stehen heute schon sehr gute Wirkstoffe zur Verfügung, wie beispielsweise Derivate des pflanzlichen Naturstoffs Artemisinin. Allerdings sind die Entwicklung solcher Stoffe und die Versorgung der betroffenen Bevölkerungsgruppen ein zeitraubender und nicht einfach zu bewerkstelligender Prozess. Bei Artemisinin dauerte es allein mehrere Jahrzehnte, den Wirkstoff zu optimieren und ihn in größeren Mengen produzieren zu können. „Heute sind sehr große Anstrengungen nötig, damit Mittel gegen die in zehn bis 20 Jahren auftretenden Malaria-Erreger zur Verfügung stehen“, sagt Stadler. 

Mit der Förderung von BMBF und DZIF erweitern Stadler und sein Team eine hochmoderne Produktionsplattform am HZI für mikrobielle Wirkstoffkandidaten. „Durch internationale Kooperationsprojekte haben wir Zugang zu vielen mikrobiellen und pilzlichen Naturstoffen. Dabei reicht es jedoch nicht aus, potenzielle Wirkstoffkandidaten zu identifizieren“, sagt Stadler. „Man braucht die Wirkstoffe auch in ausreichender Menge und Qualität. Dazu müssen wir sie biotechnologisch oder chemisch aufarbeiten und in Multi-Gramm-Mengen bereitstellen – für die präklinische Entwicklung ist fast ein Pfund erforderlich.“ Nur dann lassen sich auch die nachfolgenden Schritte auf dem Weg zur Medikamentenentwicklung durchführen. Damit das zukünftig gelingt, werden die Fördergelder überwiegend in neue Bioreaktoren – Geräte, mit denen potenzielle Wirkstoffe isoliert werden können – investiert.

Die neuen Bioreaktoren erlauben es den Wissenschaftlern, neben neuen Wirkstoffkandidaten auch bereits bekannte in größeren Mengen zu isolieren und weiterzuentwickeln. „Der Wirkstoff Chlorotonil beispielsweise hat in einem vorherigen Projekt im Tierversuch bei oraler Gabe eine Wirkung gegen Malaria gezeigt. Dank der neuen Fermenter können wir an diese Ergebnisse nun gezielt anknüpfen und die Menge des Wirkstoffes erhöhen“, sagt Stadler. „Wir haben bereits ein Verfahren entwickelt, um die Stoffe im Multi-Gramm-Maßstab zu produzieren, welches nur noch auf einen größeren Produktionsprozess übertragen werden muss. Das Projekt läuft schon seit Januar 2016 sehr erfolgreich in Kooperation mit der Universität Tübingen im Rahmen des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung.“

Sowohl bei der Suche nach neuen Kandidaten als auch bei der Aufarbeitung und Weiterentwicklung bis hin zur medizinischen Anwendung setzt Stadler auf ein weltweites Netzwerk: „Wir verfügen über sehr gute Kontakte und Kooperationen auf der ganzen Welt. Viele junge internationale Wissenschaftler forschen am HZI an den Wirkstoffen aus ihren eigenen Heimatländern. Sie erhalten bei uns gleichzeitig eine hervorragende Ausbildung und können zukünftig bei der Suche nach neuen Antibiotika aus den biologischen Quellen ihrer Heimat mithelfen. In den vergangenen Jahren haben wir beispielsweise in Zusammenarbeit mit Forschern in Kenia und Thailand mehr als 50 neue Wirkstoffe gefunden.“

Das HZI ist Mitglied im Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (DZIF). Rund 500 Wissenschaftler und Ärzte in insgesamt 35 Forschungseinrichtungen arbeiten im DZIF gemeinsam gegen die weltweite Bedrohung durch Infektionskrankheiten. www.dzif.de 

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Wirbelschleppen umfliegen: Neues System im Flugversuch erprobt

Forschungsflugzeug A320 ATRA

Quelle: DLR (CC-BY 3.0)

Wenn Flugzeuge fliegen, entstehen hinter ihnen von den Tragflügelspitzen ausgehende starke Wirbel, sogenannte Wirbelschleppen. Diese können sicherheitsrelevante Auswirkungen auf den nachfolgenden Flugverkehr haben. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat nun in Flugversuchen die Weiterentwicklung eines Wirbelschleppenausweichsystems erprobt. Das System kann die potentiell gefährlichen Wirbelschleppen allein aus Wetterinformationen und den Navigationsdaten des vorausfliegenden Flugzeugs vorhersagen, mögliche Konflikte ermitteln und dazu Ausweichmanöver vorschlagen.

Darstellung unsichtbarer Wirbel auf dem Display

Bei insgesamt fünf Versuchsflügen im November und Dezember 2016 war das DLR-Forschungsflugzeug A320 ATRA (Advanced Technology Research Aircraft) für den Praxistest des neuen Ausweichsystems in der Luft. "Zunächst haben wir mit Hilfe des gleichzeitig fliegenden DLR-Versuchsflugzeugs Falcon erprobt, wie präzise die vorgeschlagenen Ausweichmanöver dessen Wirbelschleppen umgehen", erklärt der Projektleiter Tobias Bauer vom DLR-Institut für Flugsystemtechnik. "Dafür haben wir von der Falcon genaue Informationen über Position, Geschwindigkeit sowie meteorologische Parameter empfangen, aus denen der Computer berechnet, wie sich die Wirbelschleppen im Luftraum bewegen." Als Schnittstelle zum Piloten dient ein Display, das die Position der Wirbelschleppe anzeigt und eine alternative Flugbahn mit möglichst geringer Bahnabweichung vorschlägt.

Testfall Linienflug

Eine Software zur Wirbelprognose, entwickelt am DLR-Institut für Physik der Atmosphäre, berechnet unter Berücksichtigung des Winds, der Temperaturverteilung und der Turbulenz, wie sich die Wirbelschleppen hinter einem Flugzeug verhalten. Je weniger lokale Wetterdaten dafür bereitstehen, desto schwieriger wird die Berechnung. "Bei vier von fünf Versuchsflügen haben wir direkt die Wirbelschleppen von Flugzeugen im Linienverkehr angesteuert", erzählt Bauer. "Diese senden heute erst einen Teil der benötigten Daten an umgebende Flugzeuge, so dass wir weitreichende Annahmen für die Vorhersage der Wirbelschleppen treffen mussten." Die gesammelten Daten aus dem operationellen Linienverkehr bilden daher eine wertvolle Grundlage, um das System weiter zu präzisieren, nach dem die Tests mit der Falcon bereits gezeigt haben, dass der gewählte Ansatz prinzipiell gute Wirbelprognosen liefert und das Situationsbewusstsein der Piloten schärft.

Exakte Koordination

"Die Testflüge erforderten eine exakte Koordination mit dem jeweils vorausfliegenden Flugzeug", sagt DLR-Testpilot Jens Heider von der DLR-Forschungsflugabteilung. "Mit der Falcon war das eingespielt, aber bei den kurzfristig ausgewählten Linienflugzeugen waren wir auf die Kooperation mit den Piloten verschiedenster Fluggesellschaften sowie den Fluglotsen angewiesen, die sehr gut funktionierte." Geflogen wurden die Ausweichmanöver im Luftraum über Nordostdeutschland. Die Forschungsflugzeuge starteten und landeten am DLR-Standort Braunschweig.

Aufrollen an den Flügelspitzen

Wirbelschleppen, die auch Wirbelzöpfe oder Randwirbel genannt werden, sind gegenläufig drehende Luftwirbel hinter fliegenden Flugzeugen. Ihre Intensität ist von Größe und Gewicht eines Flugzeugs abhängig. Besonders kräftig fallen daher die Wirbelschleppen der Großflugzeuge wie etwa des Airbus A380 oder der Boeing 747 aus. Hinter diesen Giganten der Lüfte müssen kleinere Maschinen einen erweiterten Sicherheitsabstand von bis zu fünfzehn Kilometern einhalten. Die Lebensdauer von Wirbelschleppen wird von Windverhältnissen, Turbulenz und Temperaturschichtung in der Atmosphäre beeinflusst. In der Regel sinken die Wirbel langsam ab, bevor sie sich auflösen. Wirbelschleppen rühren von der Aerodynamik der Tragflächenspitzen her. Dort treffen der Unterdruck der Tragflächenoberseite und der Überdruck der Tragflächenunterseite zusammen, was zu einem Aufrollen der Wirbel führt.

Bordgestütztes Warn- und Ausweichsystem für Wirbelschleppen

In verschiedenen Projekten, aktuell dem DLR Projekt Land-Based and Onboard Wake Systems (L-bows), beschäftigen sich DLR-Wissenschaftler seit 2012 mit den Basisfunktionalitäten des DLR-Warn- und Ausweichsystems für Wirbelschleppen, genannt WEAA (Wake Encounter Avoidance & Advisory System). Unter der Leitung des DLR-Instituts für Flugsystemtechnik wird schrittweise eine Technologie entwickelt, die Wirbelschleppen entlang der Flugbahn vorhersagt, in ihrer Wirkung einschätzt, passende Ausweichmanöver vorschlägt und diese bei Bedarf automatisch durchführt. Das DLR-Institut für Physik der Atmosphäre hat die Software zur Zusammenführung der Wetterdaten aus verschiedenen Quellen und zur Wirbelschleppenvorhersage beigesteuert; ein Teil der Arbeiten wurde im Auftrag von Airbus durchgeführt. In einem Anschlussprojekt soll die Praxistauglichkeit der einzelnen Module vorangetrieben und die Technologieerprobung unter Einsatzbedingungen weiter abgerundet werden.

Kontakte:

Falk Dambowsky  

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Kommunikation, Redaktion Luftfahrt

Tel.: +49 2203 601-3959

mailto:falk.dambowsky@dlr.de

Tobias Bauer  

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Institut für Flugsystemtechnik

Tel.: +49 53 12953-258

mailto:tobias.bauer@dlr.de

Jens Heider  

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Flugexperimente

Tel.: +49 53 12952-402

mailto:jens.heider@dlr.de

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Stroke: brain cells potentiate harmful electrical discharges

Study suggests astrocytes may be targets for treatment

Bonn (Germany), December 20^th, 2016. In the aftermath of stroke, brain damage is exacerbated by electrical discharges. Researchers at the German Center for Neurodegenerative Diseases (DZNE) have investigated the mechanisms of these “spreading depolarizations” in mice, and found that brain cells termed astrocytes potentiate the fatal discharges. The study highlights potential counter-measures: a signaling pathway that acts upon the calcium concentration in astrocytes may be a potential starting point for treating stroke in humans. Dr. Cordula Rakers and Prof. Gabor Petzold report on these findings in the “Journal of Clinical Investigation”.

In their scientific study, DZNE researchers have found that certain brain cells interact in a detrimental way during stroke. Harmful electrical discharges are thereby amplified. This microscopic image shows brain cells (blue and green) of a mouse. Blood vessels are colored in red. Source: DZNE/Cordula Rakers

The brain depends on a constant supply of oxygen. This is why a stroke can have fatal consequences. Whether caused by cerebral hemorrhage or a blocked artery, the oxygen deficit triggers a rapid loss of nerve cells. Stroke is, therefore, one of the most common causes of death, and even if the patient survives, paralysis, speech difficulties or other disabilities may remain depending on which part of the brain was injured.

The damaged area can even expand to some extent. This is due to “spreading depolarizations”, which can occur minutes after a stroke and may recur over the following days. They start at the infarct core and engulf the surrounding tissue like an avalanche. These electrical discharges put the cells under severe stress. “The spreading depolarizations radiate into the healthy tissue. Each wave can increase the volume of the brain affected by stroke,” says Petzold. “Incidentally, these depolarizations do not occur only in stroke but also in other severe brain injuries. A therapy might therefore be relevant for many neurological diseases.”

Favourable opportunities for treatment might arise from the fact that the discharges spread over several days. Petzold notes: “Each wave is potentially harmful. However, the damage occurs gradually as there is a cumulative effect. Treatment could therefore have a positive impact, even if it is given days after the stroke. The time window for treating spreading depolarizations might therefore be larger than in established therapies against stroke.”

Harmful interaction between nerve cells and astrocytes

DZNE researchers have now discovered how various events and cell types interact during spreading depolarizations, thereby intensifying the discharge. Cells known as astrocytes play a key role. These cells form a dense network with the brain’s nerve cells and are involved in various metabolic processes.

“When nerve cells depolarize, they release large quantities of the neurotransmitter glutamate. Glutamate then diffuses to other cells, in particular to neighboring astrocytes,” explains Petzold. “This was known before. However, we have now been able to show what follows this event. The glutamate causes calcium levels in the astrocytes to soar. As a result, the astrocytes release glutamate as well. This in turn can act on nerve cells. A vicious circle emerges that potentiates the spreading depolarizations. This process is amplified by the astrocytes.”

The neuroscientists were also able to show that certain drugs can interrupt this chain of events. Ultimately, these drugs reduce the abnormally elevated calcium levels in astrocytes. “At present, there is no established treatment that directly affects spreading depolarizations. Our results show that it is possible to reduce the frequency and severity of these discharges by modulating the astrocytes’ calcium metabolism. In theory, this could also be possible in humans. This could lead to a new approach to treating stroke,” says Petzold.

Original publicationAstrocyte calcium mediates peri-infarct depolarizations in a rodent stroke model.
Cordula Rakers and Gabor C. Petzold.
Journal of Clinical Investigation. DOI: dx.doi.org/10.1172/JCI89354

ContactDr. Marcus Neitzert
DZNE, Communications
+49 (0) 228 / 43302-267marcus.neitzert(at)dzne.de

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Schlaganfall: Hirnzellen verstärken schädliche Entladungen

Studie: Astrozyten bieten möglicherweise Ansatzpunkte für die Therapie

Bonn, 20. Dezember 2016. Bei einem Schlaganfall kann der geschädigte Hirnbereich infolge elektrischer Entladungen immer weiter anwachsen. Bonner Forscher des DZNE haben die Mechanismen solcher „Depolarisationswellen“ an Mäusen untersucht und herausgefunden, dass bestimmte Hirnzellen – sogenannte Astrozyten – die fatalen Entladungen potenzieren. Die Studienergebnisse deuten zugleich auf etwaige Gegenmaßnahmen hin: Mögliche Ansatzpunkte für die Schlaganfall-Therapie beim Menschen bietet demnach ein Signalweg, der die Kalzium-Konzentration im Inneren der Astrozyten beeinflusst. Dr. Cordula Rakers und Prof. Gabor Petzold berichten darüber im „Journal of Clinical Investigation“. 

DZNE-Forscher haben durch Laboruntersuchungen herausgefunden, dass bei einem Schlaganfall bestimmte Hirnzellen in fataler Weise zusammenspielen. Schädliche elektrische Entladungen werden dadurch verstärkt. Diese mikroskopische Aufnahme zeigt Hirnzellen (blau und grün) einer Maus. Blutgefäße sind rot gefärbt. Quelle: DZNE/Cordula Rakers

Das Gehirn ist auf eine ständige Versorgung mit Sauerstoff angewiesen. Deshalb kann ein Schlaganfall - auch „Hirninfarkt“ genannt - schlimme Folgen haben. Unabhängig davon, ob durch eine Hirnblutung oder eine verstopfte Arterie ausgelöst: Sauerstoffmangel rafft Nervenzellen im Eiltempo dahin. Der Schlaganfall zählt daher zu den häufigsten Todesursachen und falls die Betroffenen überleben, können Lähmungen, Sprachschwierigkeiten oder andere Behinderungen zurückbleiben - je nachdem, welche Hirnbereiche verletzt wurden.

Fatalerweise kann sich die Schadenszone - in gewissem Umfang - immer weiter ausdehnen. Ursache dafür sind sogenannte Depolarisationswellen, die bereits Minuten nach einem Infarkt auftreten können - und in den Tagen danach immer wieder. Sie starten im Kerngebiet des Infarkts und überrollen das umliegende Gewebe wie eine Lawine. Diese elektrischen Entladungen setzen die Zellen unter lebensbedrohlichen Stress. „Die Depolarisationswellen wandern bis in das gesunde Gewebe hinein. Mit jeder Welle kann sich das Infarktvolumen mehr und mehr vergrößern“, sagt Petzold. „Solche Entladungen treten im Übrigen nicht nur bei Schlaganfällen auf, sondern auch bei anderen schweren Hirnverletzungen. Insofern wäre eine Therapie für viele Erkrankungen von Bedeutung.“

Der Therapie bieten sich möglicherweise günstige Chancen, weil sich die Entladungen über mehrere Tage verteilen. Petzold: „Jede Welle ist potentiell gefährlich. Allerdings entstehen die Schäden erst nach und nach. Hier gibt es einen kumulativen Effekt. Eine Behandlung könnte daher positive Wirkung haben, auch wenn sie erst Tage nach dem Schlaganfall erfolgt. Das Zeitfenster zur Behandlung der Depolarisationswellen ist also möglicherweise größer, als bei den etablierten Therapien gegen Schlaganfall.“ 

Unheilvolle Wechselwirkung von Nervenzellen und Astrozyten

Die DZNE-Forscher fanden nun heraus, wie bei einer Depolarisationswelle verschiedene Geschehnisse und Zelltypen zusammenspielen und die Entladung verstärken. Eine entscheidende Rolle spielen dabei sogenannte Astrozyten. Diese Zellen sind gemeinsam mit den Nervenzellen des Gehirns zu einem Netzwerk verflochten und an diversen Stoffwechselprozessen beteiligt.

„Wenn die Nervenzellen depolarisieren, setzen sie große Mengen des Botenstoffs Glutamat frei. Das Glutamat diffundiert dann zu anderen Zellen, insbesondere zu benachbarten Astrozyten“, erläutert Petzold. „Das wusste man schon. Doch wir konnten nun zeigen, was im Anschluss passiert: Das Glutamat lässt die Konzentration an Kalzium innerhalb der Astrozyten in die Höhe schnellen. Infolgedessen setzen die Astrozyten ebenfalls Glutamat frei. Das kann dann wiederum auf Nervenzellen einwirken. So kommt ein Teufelskreis in Gang, der die Depolarisationswelle potenziert. Dabei wirken die Astrozyten als Verstärker.“

Die Neurowissenschaftler konnten allerdings auch nachweisen, dass Pharmaka diese Ereigniskette unterbrechen und den abnorm erhöhten Kalzium-Spiegel innerhalb der Astrozyten reduzieren können. „Bisher gibt es keine etablierte Therapie, die gezielt auf die Depolarisationswellen einwirkt. Unsere Ergebnisse zeigen, dass es möglich ist, die Häufigkeit und Schwere dieser Entladungen abzumildern, wenn man in den Kalzium-Stoffwechsel der Astrozyten eingreift. Prinzipiell könnte dies auch beim Menschen möglich sein. Das wäre ein neuartiger Ansatz für die Behandlung des Schlaganfalls“, so Petzold.

OriginalveröffentlichungAstrocyte calcium mediates peri-infarct depolarizations in a rodent stroke model.
Cordula Rakers and Gabor C. Petzold.
Journal of Clinical Investigation. DOI: dx.doi.org/10.1172/JCI89354

KontaktDr. Marcus Neitzert
DZNE, Wissenschaftsredakteur
+49 (0) 228 / 43302-267
marcus.neitzert(at)dzne.de 

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Ehre, wem Ehre gebührt: FH Aachen feiert mit ihren besten Studierenden

Foto: FH Aachen / Heike Lachmann

Tosender Applaus war ihnen gewiss - 101 Absolventinnen und Absolventen der FH Aachen sind am Freitag mit der Ehrenplakette der Hochschule ausgezeichnet worden. Ihre Eltern und Freunde sowie die betreuenden Lehrkräfte kamen in den Krönungssaal des Aachener Rathauses, um gemeinsam mit den erfolgreichen Studierenden zu feiern. Wir gratulieren herzlich!

„Dieser Applaus ist ein Zeichen der Wertschätzung“, sagte der Rektor der FH Aachen, Prof. Dr. Marcus Baumann, zu den Ausgezeichneten, „Ehre, wem Ehre gebührt“. Er appellierte an die jungen Frauen und Männer, sich ihrer gesellschaftlichen Verantwortung bewusst und dieser gerecht zu werden. Es gelte, neue Lösungen zu finden, Visionen zu entwickeln und dabei gerecht und aufrichtig zu handeln. Prof. Baumann sprach sich dafür aus, den Begriff der Elite neu zu denken; Elite sei ohne Geist und Verstand nicht denkbar. „Sie gehören zur Elite, Sie sind exzellent“, rief der Rektor den Geehrten zu, und verwies darauf, dass die Macht des Verstands den Weg zur Freiheit ebne, da sie die Menschen in die Lage versetze, Affekte zu beherrschen.

Erstmals zeichnet die FH Aachen in diesem Jahr mehr als 100 Absolventinnen und Absolventen mit einer Ehrenplakette für ihre herausragenden Leistungen im Studium aus. Nominiert wurden die Studierenden von den zehn Fachbereichen der Hochschule, sie erhielten Plakette und Urkunde aus den Händen des Rektors sowie ihres jeweiligen Dekans. Im abgelaufenen Studienjahr haben 1732 junge Frauen und Männer einen Abschluss an der FH Aachen gemacht.

Im Rahmen der Feier wurden auch zwei besondere Ehrungen vergeben. Georg Wählisch erhielt den Lehrpreis - erstmals bekommt ein Fachlehrer diese Auszeichnung, die großes Engagement für die Studierenden würdigt. Der Preisträger ist Leiter des CAD-Labors des Fachbereichs Energietechnik am Campus Jülich, er lehrt in den Bereichen IT/EDV, Technisches Zeichnen, CAD und Darstellende Geometrie. Außerdem ist er stellvertretender Direktor des Solar-Instituts Jülich der FH Aachen. In der Würdigung heißt es, Georg Wählisch habe sich beispielgebend durch Einsatz und Weiterentwicklung innovativer Lehr- und Lernformen zu Gunsten der Studierenden ausgezeichnet.

Den DAAD-Preis für herausragende Leistungen ausländischer Studierender erhält Arif Izzudin, der im sechsten Semester Mechanical Engineering studiert. Geehrt wird er für seinen Beitrag zur Betreuung ausländischer Studierender, etwa im Mentoringprogramm und bei den Einführungswochen.  

Arnd Gottschalk M.A.
Stabsstelle für Presse-, Öffentlichkeitsarbeit und Marketing

FH Aachen
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52066 Aachen | Germany

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Josef Settele zu einem der Vorsitzenden für das Globale Assessment des Weltbiodiversitätsrates berufen

UFZ-Biodiversitätsforscher Prof. Dr. Josef Settele Foto: UFZ / Sebastian Wiedling UFZ-Experte leitet gemeinsam mit einer argentinischen Kollegin und einem brasilianischen Kollegen wichtiges Expertengremium Prof. Dr. Josef Settele vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) wurde zu einem der Vorsitzenden für das Globale Assessment des Weltbiodiversitätsrates IPBES berufen. Er ist damit einer von weltweit drei Wissenschaftlern, die dafür ausgewählt wurden. Gemeinsam mit der Argentinierin Prof. Dr. Sandra Díaz und dem Brasilianer Prof. Dr. Eduardo Brondízio ist der Agrarökologe nun verantwortlich für die erste interdisziplinäre Studie des IPBES, die den weltweiten Zustand von Biodiversität und Ökosystemleistungen erfasst. Die drei Professoren leiten in den nächsten drei Jahren gemeinsam ein interdisziplinäres Team von mehr als 150 Expertinnen und Experten aus aller Welt. Bis 2019 wollen sie einen Bericht vorlegen, der den weltweiten Zustand von Biodiversität und Ökosystemleistungen wiederspiegelt. "Wir sind stolz auf die Ernennung von Josef Settele zum Co-Chair für das Globale Assessment des Weltbiodiversitätsrates IPBES. Sie zeigt, dass deutsche Spitzenforscher ihre Expertise in wichtige internationale Diskussionen und Gremien einbringen und ist Ausdruck der Exzellenz der Biodiversitätsforschung am UFZ", sagt der Wissenschaftliche Geschäftsführer des UFZ, Prof. Dr. Georg Teutsch. Josef Settele ist ein international renommierter Biodiversitätsforscher mit exzellenter Expertise in den Themenbereichen "Schutz und evolutionäre Biologie von Insekten" sowie "Biodiversität und Landnutzung". Er leitet die Arbeitsgruppe Tierökologie und sozial-ökologische Systeme im UFZ-Department Biozönoseforschung in Halle, ist seit März 2016 außerplanmäßiger Professor an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg und Mitglied des Deutschen Zentrums für Integrative Biodiversitätsforschung (iDiv). Neben seiner exzellenten fachlichen Expertise zeichnet Josef Settele eine außergewöhnliche Kompetenz in Bezug auf die interdisziplinäre Kooperation und die Koordination von Forschungsprojekten aus. Das stellte er in vielen nationalen und  internationalen Projekten auf dem Gebiet der Biodiversitätsforschung sehr erfolgreich unter Beweis: Unter anderem koordinierte er von 2004 bis 2009 mit "ALARM" das bis dato größte EU-Projekt zur terrestrischen Biodiversitätsforschung. 2010 holte ihn der Weltklimarat zur Mitarbeit am fünften IPCC-Sachstandsbericht in seine Expertenrunde: Von 2010 bis 2014 war er Koordinierender Leitautor für das Kapitel 4 "Terrestrische Ökosysteme und Binnengewässer" der Arbeitsgruppe II des IPCC. Und auch für den Weltbiodiversitätsrat IPBES war er bereits in verantwortungsvoller Position tätig: Als Koordinierender Leitautor ist er mitverantwortlich für einen im Februar 2016 veröffentlichten Bericht, der die weltweite Lage der Bestäuber und ihre Bedeutung für die weltweite Nahrungssicherheit zusammenfasst. All diese Tätigkeiten und gesammelten Erfahrungen als Koordinator von Projekten und Assessments qualifizierten Josef Settele nun auch für die Funktion als Co-Chair für das globale Assessment des IPBES. "Ich freue mich auf die Zusammenarbeit mit einem großen internationalen Autorenteam, das die wissenschaftlichen Kenntnisse über den weltweiten Zustand der biologischen Vielfalt und ökosystemaren Leistungen zusammentragen und bewerten wird. Aus eigener Erfahrung weiß ich, welch große Herausforderung das ist. Zugleich finde ich es sehr motivierend, auf diese Weise die Basis für politische Entscheidungen zu erarbeiten", kommentiert Josef Settele seine Berufung. Und weiter: "Ich glaube, dass es uns gelingen wird, überregionale Entwicklungen der biologischen Vielfalt und Ökosystemleistungen realistischer als bislang einzuschätzen zu können und Handlungsoptionen für deren künftige Nutzung und deren Erhalt zu formulieren. Und ich hoffe, dass der Bericht, der ja gemeinsam mit den Regierungsdelegationen als Konsensdokument verabschiedet werden wird, dadurch einen sehr hohen Stellenwert für politische Entscheidungen erlangt". Der Weltbiodiversitätsrat IPBES (Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services) ist ein wissenschaftliches, zwischenstaatliches Gremium, das politischen Entscheidungsträgern objektive und zuverlässige Informationen über den Zustand und die Entwicklung der biologischen Vielfalt und ihrer Ökosystemleistungen zur Verfügung stellt. IPBES besteht aus offiziellen Mitgliedern (bislang sind 125 Staaten bei IPBES vertreten), Experten (Regierungen und Organisationen nominieren Wissenschaftler und weitere Experten für zeitlich befristete Expertengruppen und Task Forces) und     Beobachtern (zwischenstaatliche Organisationen und relevante Interessensgruppen). Bei einer Regierungskonferenz im Juni 2010 in Busan (Südkorea) wurde die Einrichtung von IPBES von der internationalen Gemeinschaft beschlossen und noch im selben Jahr von der UN-Generalversammlung bestätigt. Im Oktober 2011 fand das erste IPBES-Gründungsplenum zum Aufbau von IPBES und seiner Strukturen in Nairobi statt. Auf dem 2. Gründungsplenum in Panama City, im April 2012, wurde IPBES von der Staatengemeinschaft schließlich formell gegründet. Das Sekretariat des IPBES befindet sich in Bonn. IPBES wird vom Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) verwaltet (Quelle: IPBES-Koordinierungsstelle). Ansprechpartner Prof. Dr. Josef Settele UFZ-Department Biozönoseforschung josef.settele@ufz.de http://www.ufz.de/index.php?de=38572 Kontakt Medien Susanne Hufe UFZ Pressestelle Tel. +49 341 - 235-1630 www.ufz.de/index.php?de=640 Anschrift Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ Permoserstraße 15 04318 Leipzig www.ufz.de

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Quantenmechanik trifft auf Biologie

VolkswagenStiftung fördert Tübinger Projekt: „A Quantum Beat for Life” untersucht, ob lebende Organismen quantenmechanische Effekte zur Photosynthese nutzen

Pflanzen und viele Bakterien wandeln bei der Photosynthese Licht in chemische Energie um. Der Wirkungsgrad der ersten Schritte der Energiewandlung kann dabei mehr als 99 Prozent erreichen und ist selbst leistungsstärksten Solarzellen weit überlegen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Tübingen wollen mit einem neuartigen Ansatz klären, ob derartige Bakterien und damit auch Blätter quantenmechanische Effekte nutzen, um derart effizient arbeiten zu können. Die VolkswagenStiftung fördert das interdisziplinäre Projekt  „A Quantum Beat for Life“ mit 100.000 Euro.

Professor Alfred Meixner vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie und Professor Klaus Harter vom Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen werden eine quantenoptische Technik einsetzen, um erstmals in einem lebenden Cyanobakterium (Blaualgen) quantenmechanische Effekte in der Photosynthese zu beobachten oder auszulösen. Cyanobakterien und Pflanzen arbeiten bei der Photosynthese mit sogenannten Lichtsammelkomplexen, einer Ansammlung von Proteinstrukturen mit hochstrukturiert angeordneten Farbpigmenten. Schon länger vermuten Wissenschaftler, dass die enorme Energieeffizienz von Bakterien und Blättern darauf beruht, dass sich die rund 10.000 Farbpigmente der Lichtsammelkomplexe nach quantenmechanischen Prinzipien „verschränken“ und zusammenarbeiten, ähnlich wie die Musiker in einem Orchester.

Bisher wurden Quantenphänomene nur in isolierten Photosynthesekomplexen und bei extrem tiefen Temperaturen beobachtet. „Ob derartige Quantenphänomene auch in lebenden Zellen unter üblichen Umweltbedingungen auftreten und dies dem Organismus Vorteile bringt, ist nicht geklärt“, sagt Klaus Harter. Alfred Meixner erklärt den physikalischen Ansatz: „Wir untersuchen einzelne Cyanobakterien in einem so genannten optischen Fabry-Pérot Mikroresonator.“  Der Fabry-Pérot Mikroresonator besteht aus zwei parallelen Silberspiegeln im Abstand von nur wenigen Mikrometern.

Diese sollen nun in den Cyanobakterien einen quantenmechanischen Effekt erzeugen: Indem sie das von den einzelnen Farbpigmenten ausgesendete Licht wieder in das Bakterium zurückwerfen, entsteht eine Rückkopplung, was dazu führen könnte, dass die Pigmente nicht mehr unabhängig sondern gemeinsam agieren. Ein ähnliches Prinzip wird bereits heute bei Lasern eingesetzt: durch Rückkopplung werden einzelne Moleküle dazu gezwungen, ihre Anregungsenergie im Takt einer Lichtwelle auszusenden und diese so zu verstärken. „Bei den winzigen Dimensionen unseres Resonators wird die Rückkopplung sehr effizient, so dass dafür sehr wenige, vielleicht schon einzelne Photonen ausreichen“, erklärt Meixner. „Auf diese Weise wollen wir versuchen, die Anregungszustände der Pigmente im Cyanobakterium zu manipulieren, ihr Zusammenwirken herbeizuführen und aufrechtzuerhalten.“

Gelänge dies, wäre es das erste Mal, dass ein sogenanntes „ausgedehntes Quantenverhalten“ ‒ nicht nur einzelne Moleküle, sondern eine große Anzahl verschränkt sich quantenmechanisch ‒ in einem lebenden Organismus (in vivo) nachgewiesen werden konnte. Für die Biologie wäre dies von großer Bedeutung, wie Klaus Harter sagt. „Treten solche Effekte tatsächlich auf, sind sie für den Organismus jedoch nur dann von Vorteil, wenn damit die Leistungsfähigkeit seiner Photosynthese erhöht wird. Eine gesteigerte Effizienz müsste sich anhand einer Erhöhung der photosynthetischen Produkte nachweisen lassen, die dem Cyanobakterium wiederum zu einem besseren Wachstum verhelfen. Gelingt dieser Nachweis, stehen wir vor einem wissenschaftlichen Durchbruch auf dem Gebiet der Quantenbiologie.“ Mit ihrer Förderinitiative „Experiment!“ unterstützt die Volkswagenstiftung innovative Forschungsideen, die unkonventionelle Hypothesen in den Blick nehmen oder neue Methoden und Technologien etablieren wollen.

Ein Erfolg würde Vermutungen unterstützen, dass möglicherweise weitere biologische Phänomene, darunter der Magnetsinn von Zugvögeln, der Geruchsinn von Tier und Mensch sowie manche enzymatische Prozesse, auf quantenmechanischen Prinzipien beruhen. Zudem hätte der Nachweis ausgedehnten Quantenverhaltens in einem lebenden Organismus weitreichende Konsequenzen für das Verständnis des Lebens an sich: Es würde bedeuten, dass die Grundlagen der Evolution nicht nur auf den Gesetzen der klassischen Mechanik und Thermodynamik beruhen, sondern auch tief in die Quantenphysik reichen.

Abbildung: Weißlicht (oben, bestehend aus vielen Wellenlängen) trifft auf einen „Mikroresonator“ aus zwei Silberspiegeln mit wenigen Mikrometern Abstand, die ein starkes optisches Feld aufbauen. Wird ein Cyanobakterium (Mitte) diesem ausgesetzt, könnten die lichtsammelnden Photosynthese-Komplexe des Bakteriums (Vergrößerung, links) "gleichgeschaltet" bzw. „verschränkt“ werden. Eventuelle Änderungen in der photosynthetischen Effizienz, werden über ein Mikroskopobjektiv (unten, nicht maßstabsgetreu) erfasst und untersucht.

Abbildung: Meixner / Universität Tübingen

Kontakte:

Prof. Dr. Alfred J. Meixner

Universität Tübingen

Institut für Physikalische und Theoretische Chemie

Telefon: +49 7071 29-76903

alfred.meixner@uni-tuebingen.de

Prof. Dr. Klaus Harter

Universität Tübingen
Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen
Pflanzenphysiologie
Telefon: +49 7071-29-72605

klaus.harter@zmbp.un-tuebingen.de

Eberhard Karls Universität Tübingen
Hochschulkommunikation
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Mein Puls, mein Blutdruck, meine Herzfrequenz

Eine öffentliche Vortrags- und Diskussionsveranstaltung über Sinn oder Unsinn der kontinuierlichen Selbstvermessung des Ich am Klinikum Augsburg

Augsburg/KA/KPP – Die Frage nach dem Sinn einer unentwegten gerätegestützten Selbstüberwachung des eigenen physischen Zustands ist das Thema der am 13. Dezember 2016 am Klinikum Augsburg stattfindenden Jahresveranstaltung des Klinischen Ethikkomitees (KEK). Auch Experten des Zentrums für Interdisziplinäre Gesundheitsforschung (ZIG) der Universität Augsburg sind mit Vorträgen an der Gestaltung des Programms beteiligt.

Macht es mich wirklich gesünder, zu jeder Tages- oder Nachtzeit meine Herzfrequenz messen zu können? Brauche ich wirklich eine Gesundheits-App, die mir sagt, dass ich müde bin? Und weiß ich nicht auch ohne Fitness-Armband, dass ich den Abend mal wieder auf dem Sofa liegend statt auf dem Waldweg joggend verbracht habe?

Um Motivation, Nutzen und Ethik der kontinuierlichen Selbstvermessung des Ich geht es am Dienstag, dem 13. Dezember 2016, ab 19.00 Uhr im Großen Hörsaal des Klinikums Augsburg bei der Jahresveranstaltung des Klinischen Ethikkomitees (KEK) in vier ca. 15-minütigen Vorträgen, an die sich eine offene Diskussion anschließt:

Nach einer Einführung ins Thema durch Prof. Dr. Michael Frühwald, Chefarzt der I. Klinik für Kinder und Jugendliche am Klinikum Augsburg und Sprecher des KEK, werden zunächst zwei Experten des ZIG der Universität Augsburg referieren: zunächst der Wirtschaftsinformatiker Prof. Dr. Henner Gimpel über die technologischen und betriebswirtschaftliche Möglichkeiten und Grenzen einer solchen kontinuierlichen Selbstvermessung, dann der Finanzwissenschaftler und Gesundheitsökonom Prof. Dr. Robert Nuscheler, der sich mit deren Konsequenzen für die solidarische Gesundheitsfinanzierung befassen wird. Ethische und anthropologische Überlegungen steuert schließlich Prof. Dr. Arne Manzeschke vom Institut Technik-Theologie-Naturwissenschaften (TTN) der LMU München bei.

Termin und Ort:

Einschließlich der abschließenden offenen Diskussion dauert die um 19.00 Uhr beginnende Veranstaltung bis 20.30 Uhr. Veranstaltungsort ist der Große Hörsaal im 2. OG des Klinikums Augsburg (Stenglinstraße 2, 86156 Augsburg). Der Eintritt ist frei.

Kontakt:

Klinikum Augsburg

Stabsstelle Unternehmenskommunikation & Marketing

Telefon 0821/400-3000

presse@klinikum-augsburg.de

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Große Sorge um Zivilbevölkerung in Aleppo. Malteser verteilen Zelte und Decken in Idlib

Köln. Die Einnahme von Ost-Aleppo durch syrische Regierungstruppen erfolgt allem Anschein nach auch weiterhin unter völliger Missachtung von Menschenrechten und internationalem Völkerrecht. „Die Lage ist höchst bedrohlich und das Leid der Menschen unvorstellbar“, sagt Sid Peruvemba, stellvertretender Leiter von Malteser International. „Unsere Sorge gilt den Zivilisten in den vormals von der Opposition kontrollierten Gebieten, denen möglicherweise lebensrettende Hilfe vorenthalten wird. Hinzu kommen Berichte über willkürliche Festnahmen, massenweise Internierung oder spurloses Verschwinden von Männern.“

Auch wenn die Einnahme Aleppos als wichtiges Symbol im syrischen Bürgerkrieg gilt, ist ein Ende der Gewalt insbesondere im Norden des Landes weiterhin nicht absehbar. Die Bereitstellung von humanitärer Hilfe bleibt höchste Priorität, um Menschenleben zu retten.

Die Malteser haben mit finanzieller Unterstützung des Auswärtigen Amtes 1.100 Zelte und 13.000 Decken beschafft, um auf den Zustrom von Flüchtenden aus dem Umland von Aleppo in die Region Idlib reagieren zu können. „Gemeinsam mit unserer syrischen Partnerorganisation können wir damit 2.200 Familien helfen, die in der Schlacht um Aleppo alles verloren haben“, sagt Peruvemba. 

Die Mitarbeiter in den von den Maltesern unterstützten medizinischen Einrichtungen in Ost-Aleppo - ein Kinderkrankenhaus und eine Blutbank - mussten die Arbeit einstellen. Ärzte und Pflegepersonal sind im letzten verbliebenen Oppositionsgebiet eingeschlossen. Malteser International stellt seit dem Jahr 2013 gemeinsam mit einem syrischen Partner Gesundheitsversorgung für intern Vertriebene an der türkisch-syrischen Grenze bereit.

Die Malteser rufen zu Spenden für die Menschen in der Region auf:

Malteser Hilfsdienst e. V.

Konto IBAN: DE103 7060 120 120 120 001 2

BIC: GENODED 1PA7

Stichwort: „Nothilfe Syrien“

Oder online: www.malteser.de/spenden

Malteser International ist das weltweite Hilfswerk des Souveränen Malteserordens für humanitäre Hilfe. Die Organisation leistet in rund 100 Projekten in mehr als 20 Ländern Hilfe für Menschen in Not, unabhängig von deren Religion, Herkunft oder politischer Überzeugung. Die christlichen Werte und die humanitären Prinzipien der Unparteilichkeit und Unabhängigkeit bilden die Grundlage der Arbeit. Weitere Informationen: www.malteser-international.org und www.orderofmalta.int

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