Interdisziplinäre Forschung: Infektion und Wirkstoffe

Im Gespräch mit Dr. Meina Neumann-Schaal und Dr. Kerstin Schmidt-Hohagen.

Portrait der wissenschaftlichen Einrichtung

Was (er)forschen Sie? / Welche Anwendungen ergeben sich aus der Forschung?
Am BRICS-Zentrum Braunschweig (BRICS: Integrated Centre of Systems Biology) arbeiten WissenschaftlerInnen der TU Braunschweig, des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung und des Leibniz-Instituts DSMZ eng zusammen. Es wird interdisziplinär am Thema Infektion und Wirkstoffe geforscht. Wir arbeiten gemeinsam im Verbundprojekt „CDInfect“, welches die Systembiologie des Krankenhauskeims Clostridioides difficile erforscht. Dieses Verbundprojekt nutzt den modernsten Ansatz der Biowissenschaften: die Systembiologie. Dieses interdisziplinäre Fachgebiet ermöglicht durch die Vereinigung der ingenieur- und biowissenschaftlichen Kompetenzen, sowie durch Integration der Informatik die Modellierung und so Vorhersagen über das Verhalten von Keim und Wirtszelle während der Infektion. Die gewonnenen Daten zeigen uns Ausbreitungsmechanismus und Infektionsstrategien des Bakteriums, wodurch Präventionsmaßnahmen und Therapieansätze möglich werden.

1. Wo befindet sich die Einrichtung?
Das BRICS (Braunschweig Integrated Centre of Systems Biology) hat 2 Standorte. Das Gebäude des Systembiologie Zentrums befindet sich auf dem Zentralcampus der Technischen Universität Braunschweig. Ein zweiter Standort ist auf dem Science Campus Süd in Braunschweig. Der Metabolomschwerpunkt, in dem wir beide forschen, befindet sich vorrangig im Backsteingebäude am Rebenring in Braunschweig.
 

2. Seit wann gibt es die Einrichtung?
Das BRICS wurde im August 2016 eröffnet.
 

3. Wie groß ist die Einrichtung?
Im BRICS Gebäude sind 9 Institute ansässig, 5 Institute der TU Braunschweig, 3 HZI Arbeitsgruppen und 1 DSMZ Nachwuchsgruppe. Insgesamt hat das BRICS 33 Mitglieder mit ihren Arbeitsgruppen, davon arbeiten insgesamt etwa 150 Studierende und Wissenschaftler/innen im BRICS Gebäude am Rebenring. 
 

4. Wer ist der Ansprechpartner?
Herr Prof. Dr. Dieter Jahn, Sprecher des BRICS und Frau Dr. Anita Remus, BRICS Geschäftsführerin.

Die Einrichtung

Wie würden Sie Ihre Vision beschreiben? Und wie kam es zu dieser Vision? Die Vision des BRICS ist Leben berechenbar zu machen, um Vorhersagen über das Verhalten von biologischen Systemen zu ermöglichen. Diese Vorhersagen können unterschiedlich in den Schwerpunkten des BRICS genutzt werden: (1) In der Infektionsforschung können so, wie oben berichtet, Ansatzpunkte für mögliche Therapien gefunden werden. (2) Die Modellierung eines Bakteriums während der biotechnologischen Herstellung eines Wirkstoffes erlaubt die gezielte Verbesserung des Produktionsprozesses. (3) Schließlich erlaubt die Analyse der systembiologischen Grundlagen für das Zusammenleben von Algen und Bakterien im Meer das prinzipielle Verstehen der molekularen Grundlagen von Meeresökologie.

1. Was ist das Besondere an Ihrer Forschung/ Ihrer Anwendung? Was zeichnet es aus?
Das Besondere an unserer Forschung ist das fundamentale molekulare Verständnis von Wechselwirkungen zwischen verschiedensten Organismen selbst und ihrer Umwelt. Weltweit führend sind wir dabei beim Verständnis der beteiligten Stoffwechselvorgänge, die wir mit modernen Methoden der Metabolomforschung untersuchen.

Spezifika des Forschungsfeldes

1. Warum ist für Sie die Vernetzung im Feld wichtig? Wie gelingt die Vernetzung in Niedersachsen, national und international und welche konkreten Vorteile bringt dieses Netzwerk für Sie mit?
Systembiologie ist wie jede kompetitive Forschung interdisziplinär und international. So sind unsere Forscher/innen im BRICS und natürlich auch wir eng national und international vernetzt.  Lokal arbeiten wir eng mit der Medizinischen Hochschule und der Leibniz Universität in Hannover sowie der Universität Göttingen zusammen. Hierbei spielt auch für die medizinisch relevante Forschung die Kooperation mit dem Klinikum Braunschweig eine wichtige Rolle. National arbeiten wir im Rahmen eines meeresbiologischen Forschungsverbundes mit der Universität Oldenburg eng zusammen. Durch die Gründung der Deutschen Gesellschaft für Metabolomforschung im Mai 2019 im BRICS haben sich die deutschen Metabolomforscher/innen National vernetzt. Meina Neumann-Schaal ist Vizepräsidentin der neuen Vereinigung.
 

2. Was sind heute die größten Herausforderungen und Trends für Ihre Einrichtung und wie gehen Sie diese an?
Die erfolgreiche Einwerbung von Drittmitteln ist für Nachwuchswissenschaftlerinnen von besonderer Bedeutung. Dazu muss man entsprechend gut seine wissenschaftlichen Daten publiziert haben. Dies erfordert neben der Familie, wir haben beide jeweils zwei Kinder, eine besondere zeitliche, aber auch physische Anstrengung. Wissenschaftlich stellen sich im Bereich der Systembiologie besondere Herausforderungen durch die generierten Datenmengen und deren intelligente Verarbeitung zu den gewünschten Modellen.
 

Thema NachwuchswissenschaftlerInnen

1. Wie sichert Ihre Einrichtung den Bedarf an exzellenten Nachwuchs-WissenschaftlerInnen?
Zuerst einmal bedarf es entsprechender Stellen und nötiger Zeit für die Entwicklung eines eigenen Forschungsprofils. Auch die Rolle kompetenter und motivierender Mentoren ist nicht zu unterschätzen. Dann gilt es Beruf und Familie unter einen Hut zu bekommen. Dabei spielen nach wie vor die klassischen Hürden, wie fehlende Krippenplätze, wenn die Kinder klein sind, oder eine wenig familienfreundliche Terminplanung von Meetings und Sitzungen, eine wichtige Rolle. Später die Öffnungszeiten von Kindergärten und die Schul- und Ferienzeiten, aber auch die Toleranz des Teams, wenn die Kinder krank werden. Viele dieser Belange werden im BRICS und den beteiligten Institutionen gut und vor allem individuell adressiert.
 

Digitalisierung / KI

1. Welche Bedeutung hat die Digitalisierung in Ihrer Einrichtung?
Ein zentraler Baustein der Systembiologie ist die Bioinformatik. Das heißt, dass Big Data auch eine Herausforderung unseres Forschungsansatzes sind. Dazu sind wir durch die interdisziplinär ausgerichteten Arbeitsgruppen im BRICS technisch und personell gut aufgestellt.
 

2. An welchen Umsetzungsmaßnahmen im Bereich der Digitalisierung wird bei Ihnen gerade gearbeitet?
Da die Auswertung großer Datensätze, aber auch die Pflege und Erweiterung von Datenbanken zum Alltagsleben bei uns gehört läuft dauernd eine Erweiterung, Umstellung oder Neueinführung. So haben wir die weltweit größte und somit sehr bekannte Datenbank über Enzyme im BRICS, die sogenannte Braunschweig Enzym Datenbank, kurz BRENDA.  Um weltweit konkurrenzfähig zu bleiben wird diese permanent aktualisiert, durch Verknüpfung mit neuen Daten ein funktioneller Mehrwert generiert und benutzerfreundlicher gemacht. Durch die Nutzung von KI erwarten wir hier in den nächsten Jahren erhebliche Zuwächse im Bereich der automatischen Datenintegration.
 

3. Was können Sie durch die Digitalisierung in Zukunft besser machen?
Wir haben schon jetzt das Gefühl fast jeden Tag durch den Einsatz neuer und verbesserter Soft- und Hardware bessere Ergebnisse zu erzielen, aber Frau muss dranbleiben.
 

4. Arbeiten Sie in bestimmten Bereichen schon mit Künstlicher Intelligenz und wenn ja, wie können wir uns das vorstellen?
Ja, wir bzw. die eher theoretisch ausgerichteten Forschergruppen im BRICS entwickeln Softwareprogramme, die auf Machine Learning und anderen Ansätzen der KI beruhen. Das wird sicher spannend, wenn diese Dinge in unsere bisherigen Strukturen integriert werden können.

Wachstum

1. Wo sehen Sie Marktpotentiale für Ihr Produkt?
Als universitäre Einrichtung, die hauptsächlich von Forschungsgeldern aus dem öffentlich-rechtlichen Bereich lebt, stellen wir unsere Produkte primär kostenlos der Wissenschaftsgemeinschaft zur Verfügung und diese nutzt sie auch kräftig. Fair Data und freier Zugang zu Forschungsergebnissen ist aktuell eines der wichtigsten Themen der Wissenschaftsgemeinschaft. Aber natürlich bietet das Verfolgen von Stoffwechselprodukten von Mensch und Bakterium auch kommerzielle Ansätze, die wir in Kooperation mit primär deutschen Unternehmen verfolgen.
 

2. Wie sind Sie Pionier in Ihrem Gebiet geworden? Was ist Ihr Erfolgskonzept?
Pionierin ist ein starkes Wort. Wir sehen uns sicher als Vorreiter was die systematische Analyse des Stoffwechsels von pathogenen Bakterien betrifft.  So konnten wir weltweit die ersten stoffwechselbasierten Infektionsstrategien des gefährlichen Krankenhauskeim C. difficile aufklären und publizieren. Aber sind wir deshalb gleich Pionierinnen?
 

Internationale Zusammenarbeit

1. Welche Bedeutung hat die internationale Zusammenarbeit für Ihre Forschung und welche Länder stehen dabei im Fokus?
Unsere Forschung basiert auf interdisziplinären Kooperation mit nationalen, sowie internationalen Wissenschaftlern unterschiedlichster Fachrichtungen, um gemeinsam komplexe zelluläre Systeme und ihre Interaktion zu verstehen. Mit Forschern aus den USA, Israel und vielen europäischen Ländern wie Luxemburg, Frankreich und England bestehen deshalb schon lange Kooperationen in den verschiedenen Arbeitsgruppen im BRICS.
 

2. Wie meistern Sie die wissenschaftlichen, wirtschaftlichen und interkulturellen Herausforderungen in der internationalen Zusammenarbeit?
Geduld, Empathie, Ausdauer und sicher auch Selbstreflektion helfen. Aber am Ende ist das Arbeiten in einem internationalen Team belohnend, man lernt viel über andere Kulturen und auch viel über sich selbst.
 

Forschung & Entwicklung

1. An welchen Innovationen arbeiten Sie gerade?
Bei uns geht es meist darum die Sensitivität unserer Geräte zu verbessern, um die Stoffwechselprodukte bereits in niedrigeren Konzentrationen messen zu können. Gleichzeitig messen wir viele Metabolite, die wir aber nicht direkt identifizieren können. Das heißt, unsere Forschung lebt von Innovation, jeden Tag.
 

2. Arbeiten Sie bei ihrer Forschung mit Unternehmen zusammen? Wenn ja, mit welchen?
Ja, einige der Arbeitsgruppen im BRICS haben enge Kooperationen mit verschiedenen international wichtigen Unternehmen wie BASF und Unilever, aber auch mit kleineren nationalen Unternehmen wie z.B. Mobitec bestehen.
Unser persönlicher Schwerpunkt liegt aber in der Grundlagenforschung, umso mehr sind wir auf die Förderung von Drittmittelgebern aus dem öffentlich-rechtlichen Bereich angewiesen.
 

Zukunft

1. Wo sehen Sie Ihre Einrichtung und Ihre Forschung im Jahr 2030?
Natürlich als eines der weltweit führenden Institute der Systembiologie, das mit seinen Modellen Ärzten, Biotechnologen und Ökologen direkt bei der Arbeit hilft. Wir wollen die Grundlagen schaffen, dass die ganzheitliche Analyse biologischer Prozesse direkt die Therapie im Krankenhaus und die Produktion im Betrieb auf Knopfdruck am Computer unterstützt.
 

2. Was wünschen Sie sich für Ihr Institut, um dahin zu kommen?
Eine nachhaltige Unterstützung durch das Land, denn mit vereinzelten Drittmittelprojekten oder auch kleineren Forschungsverbünden ist man weltweit nicht konkurrenzfähig. Wir haben nun schon in Braunschweig unsere systembiologischen Aktivitäten von TU, HZI, DSMZ, aber auch mit der Physikalisch- Technischen Bundesanstalt im BRICS fusioniert. Nun müssen wir aber auch durch das Land Niedersachsen als BRICS unterstützt werden.
 

3. Welchen Rat würden Sie jungen WissenschaftlerInnen mitgeben, um sich im Wettbewerb erfolgreich zu behaupten? Es gibt bestimmt Punkte, an denen Sie im Nachhinein nachbessern mussten – welche waren das?
Seid mutig, glaubt an Euch selber und lasst Euch nicht einreden, dass etwas nicht geht. Bildet ein Netzwerk, auch Frauen müssen sich gegenseitig unterstützen, sucht Euch früh Mentoren. Lasst Euch nicht abschrecken, wenn Ihr als Quotenfrau dargestellt werdet, Ihr könnt wirklich was. Und nicht zu vergessen: Es gibt bei Familie und Forschung kein Entweder-Oder sondern auch ein Sowohl-als-auch.

 

Wissenschaftsstandort Niedersachsen

1. Warum ist Niedersachsen für ihre Forschung der richtige Standort?
Besonders in der Region Braunschweig/Wolfsburg herrscht, wie gerade in Nature publiziert, die höchste Forschungsdichte in Europa.  Das merkt man direkt, wenn man die Anzahl und Dichte außeruniversitärer Forschungseinrichtungen allein in Braunschweig anschaut. Dies ist ein sehr interaktives und inspirierendes Umfeld. Dazu gibt es in Niedersachsen die Fördermöglichkeiten des VW-Vorab/der Volkswagenstiftung, die zusätzliche Projektförderung erlauben, auch für hochriskante Projekte. Dazu kommt die enge Zusammenarbeit mit Forschungsstandorten Hannover und Göttingen. Eigentlich hat man hier alles für eine gute Systembiologie. Aber eine institutionelle stabile Förderung würde den Exzellenzprozess z.B. unseres BRICS deutlich beschleunigen. 
 

2. (Wie) Wurden und werden Sie vom Land Niedersachsen begleitet und unterstützt?
Zuerst einmal hat das Land die Hälfte der Baukosten von 25 Mio Euro des BRICS bezahlt, die andere Hälfte trug die TU Braunschweig. Das MWK hat größere Forschungsverbünde, wie z.B. CDInfect über viele Jahre gefördert und so deutliche Fortschritte im BRICS erlaubt. Weiterhin wurden Berufungen von exzellenten Wissenschaftler/innen direkt vom MKW unterstützt.
 

3. Was verbinden Sie beruflich wie privat besonders mit Niedersachsen? Was schätzen Sie an Niedersachsen besonders?
Wir sind beide geborene Niedersächsinnen, die sich nach einiger Zeit außerhalb Niedersachsens mit Kindern in diesem Bundesland und insbesondere im Raum Braunschweig/Wolfenbüttel sehr wohl fühlen. Wir schätzen beide, dass uns hier die Möglichkeit geboten wurde, Kinder und Wissenschaft miteinander zu verbinden und individuell unsere Vorstellungen realisieren zu können. Die große Dichte an Forschungsinstituten bietet dabei ein fantastisches Umfeld ohne lange Wege.