Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften JAHRES BERICHT 2017 VORWORT Liebe Leserinnen und Leser Das Jahr, über das wir in diesem Heft berichten, war eines mit besonderer Bedeutung für unser Institut. Alle sieben Jahre werden Leibniz-Einrichtungen evaluiert, und für uns war es im Dezember 2017 soweit: Unsere Wissenschaft, unsere Infrastruktur, unser Konzept wurden von einer elfköpfigen Evaluierungskommission auf Herz und Nieren geprüft. Die Vorbereitungen haben das gesamte Jahr in Anspruch genommen, aber wir haben in dieser Zeit natürlich nicht unsere gewohnte Arbeit eingestellt: Auch 2017 gab es am ISAS spannende Projekte und Ergebnisse, womöglich sogar mehr als vorher, weil in den vergangenen Jahren bei uns so viel Neues entstanden ist. Wir glauben, dass das ISAS nach dieser Neuausrichtung nun besser aufgestellt ist als jemals zuvor. Wir haben unsere Forschungsprog- ramme neu sortiert, Projekte überdacht und an die neuen Ideen angepasst und uns ein gemeinsames Ziel gegeben: neue Analytik für die Gesundheitsforschung, das ist unser Angebot. Was genau das bedeutet, können Sie auf den folgenden Seiten nachlesen. Neben dem Herausgeber üblichen Bericht aus unseren Forschungsprojekten finden Sie Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften – ISAS – e. V. diesmal außerdem ein Interview mit Christin Lorenz und Sebastian Vorstand Malchow aus der Arbeitsgruppe Standardisierung, die künftig eine Prof. Dr. Albert Sickmann wichtige Brückenfunktion für den Transfer von ISAS-Technologien Prof. Dr. Norbert Esser Jürgen Bethke in die klinische Anwendung innehaben wird. Dazu gibt es Mitarbei- terportraits, einen kurzen Jahresrückblick und ein wenig Statistik, Amtsgericht Dortmund VR 1724 St.-Nr.: 317/5940/0866 verpackt in hübsche Grafiken. USt.-Id.-Nr.: DE 124913007 Wir hoffen, dass auch der J ahresbericht 2017 Ihnen wieder eine Postfach 101352, 44013 Dortmund Bunsen-Kirchhoff-Straße 11, 44139 Dortmund interessante und aufschlussreiche Lektüre bietet! P +49 (0)231.1392 - 0 F +49 (0)231.1392 - 120 Prof. Dr. Albert Sickmann www.isas.de [email protected] Design www.laborb.de INHALT ÜBER DAS ISAS 62 HIGHLIGHTS 2017 4 Unsere Mitarbeiter stellen sich vor 64 Jahresrückblick 6 Organisation 70 Unser Jahr in Zahlen 8 Organigramm 71 Immer gleich und doch niemals langweilig 10 Gremien 72 WISSENSCHAFT AKTIVITÄTEN 2017 76 UND FORSCHUNG 20 Publikationen 78 Das ISAS im Profil 22 Vorträge 84 Forschungsprogramm Veranstaltungen 90 Krankheitsmechanismen und Targets 26 Drittmittelprojekte 94 Forschungsprogramm Schutzrechte 96 Biomarker 36 Highlights 2017 Forschungsprogramm Absolventen 100 Imaging 44 Stipendien 102 Wissenschaft und Forschung Forschungsprogramm Preise 102 BioGrenzflächen 48 ISAS-Mitgliedschaften Strategiefonds 58 in Fachverbänden 103 Über das ISAS Integrative Research 59 Fördermittelgeber 105 Early Independence 60 Aktivitäten 2017 HIGHLIGHTS 2017 ← JAHRES- RÜCKBLICK Juni In Berlin findet die Lange Nacht November der Wissenschaften statt. Zum Im Rahmen der Leibniz-Jahres- ersten Mal öffnet das ISAS Oktober tagung wird Albert Sickmann dabei seine eigenen Türen an der zum Sprecher der Sektion D der Schwarzschildstraße und lädt Dr. Ayten Kalfe wird in die Global Leibniz-Gemeinschaft gewählt. Er die Besucher zu Vorträgen und Young Faculty aufgenommen: die übernimmt das Amt am 1. Januar April Experimenten ein. zjuunmg ef üWnifstseenn Jsachhragfatlnegr idne gse Fhoörr-t 2018 für zunächst zwei Jahre. Beim Girls‘ Day besuchen junge In Dortmund veranstaltet das schernetzwerks. Die Global Young Das ISAS beteiligt sich, wie fast Mädchen zwischen 12 und 15 ISAS das erste Neuromuskuläre Faculty (GYF) bringt besonders jedes Jahr, am Dortmunder Jahren das ISAS, wo sie einen Tag Symposium (NMS). Die Konferenz herausragende Wissenschaftle- Wissenschaftstag: Auf geführten lang in den Laborkittel schlüpfen dient vor allem auch als Fort- rinnen und Wissenschaftler aus Bustouren können interessierte und experimentieren dürfen. bildungsveranstaltung für Ärzte dem Ruhrgebiet zusammen, damit Besucher an diesem Tag die und ist von der Ärztekammer diese zwei Jahre lang gemeinsam wissenschaftlichen Einrichtungen Anfang März findet in Potsdam entsprechend zertifiziert. August an verschiedenen interdisziplinä- in der Stadt erkunden. Februar das Proteomics Forum statt, das Das ISAS hat ein umweltfreund- ren Themen arbeiten können. Nach dem Gesamt-Design und Jahrestreffen der Mitglieder der Nur noch ein halbes Jahr bis zur liches Elektroauto angeschafft. In einer Studie im Fachblatt PNAS der Website räumt auch noch der DGPF. Das ISAS ist an der Organi- Evaluierung! Am ISAS Campus Im August wird der schwarze Das ISAS tritt als Aussteller auf nehmen ISAS-Wissenschaftlerin- ISAS-Jahresbericht 2015 einen sation der Konferenz maßgeblich in Dortmund treffen sich die e-Golf geliefert und gleich der Karrieremesse ScieCon in nen und Wissenschaftler zusam- eigenen Designpreis ab. Der beteiligt. Wissenschaftlerinnen und von den Mitarbeitern in Besitz Berlin auf. men mit Kollegen aus den USA Bericht erhält den renommierten Wissenschaftler mit dem Wis- genommen. Das Auto mit dem sowie aus Würzburg und Essen iF Design Award 2017, eine der senschaftlichen Beirat zu einer unübersehbaren ISAS-Design wird einen wichtigen zellulären Signal- wichtigsten internationalen Probeevaluierung. für Pendelfahrten zwischen den mechanismus unter die Lupe und Design-Auszeichnungen. Dortmunder ISAS-Standorten und können damit teilweise klären, zur Universität Duisburg-Essen wie Konformationsänderungen verwendet. in Proteinen auch über größere Entfernungen funktionieren. JANUAR FEBRUAR MÄRZ APRIL MAI JUNI JULI AUGUST SEPTEMBER OKTOBER NOVEMBER DEZEMBER September Albert Sickmann vertritt Mitte September das ISAS beim beim Januar »HUPO2017 Global Leadership Gala Dinner« in Dublin, wo er den ehe- Wissenschaftlerinnen und maligen US-Vizepräsidenten Joe Wissenschaftler vom ISAS, Biden trifft. Das Event wurde von vom John Walton Muscular der »Cancer Moonshot«-Initiative Dystrophy Research Centre unter der Schirmherrschaft von in Newcastle (UK) und vom J(tGFMlIEimkrorcreoüoikuh nepnnJere dhacngnfnrüinhneaie crMeunltn hnnfeaieuto-iir as,snhr B sslk CeaeaHete bM ueuGl MeeirlDmrml-nrueu)kIa s npne»rekn apsiAnsen nteGmtil iedk dnteveu uyeeniorhnstcueni -rgckiet eneteais c. nrn sb «- IwOWMIFmSoseäiA srtiMrSstesze-cärerWshrnzzyusiu msnctesrghpneesaoftnsffswstetilcirunecahm rktsa eez,ifc lgutunhlimm.ee ar giildnnleeintem ee arennki netuusnnae dml le ZdrtWWMMeruaeiaiiirstsstai tu ssw Tteeene elinnpgnaitssu m teBccnrrbohhekeucfaatnfh iffdel ttduEenllvimeesn asrr g-i TlinbucL rueneaihenfien rdfdenguei i eendnnun isgenIeSd smds Arlv toe SoeRce-rhekrb .e-ee Inrm-e , DJaddWWHebeeuoiirtrrsslci e ss JbEhieeuvledunnalvrinssulo usgcccrtieshhkeentaa rhaeu ffatnhttn rll egeegdbnarrseei ndurnsitze nonFe ntwieenme rnE iruet v liZu naagdengtlsiiuedeectir e .heS l erltuunann bggs :- EJaq(HMMMbomuauoeeaRn nln IntMdBSiifttpsiAa)oid-lf SlerueliOsiz nnnCRn iMde gae-ar maWiPn(utcPagtopntRererugia MkossS lsslnt )eehiot npflaMßo ü tRtDpeoerten o n.mzda .riIucitntbeommt e BirPor uieT rnnfnorhgi ldtnei ne dme ieniant- EdduCDEseuvnae arrdmizc sle tuethpum imu serdnbsorpiu euewfinn rsäeL mgneiDtsgiäo:bkt ßrDon tMimaimgziset-mu tnGInSei esEdA Dsmv.Sieao eszuniteni eemaslrmclubth ne sIaSrgif c Adt h Si e vor. verständliche Präsenta tion von beteiligt sich das ISAS an einem Wissenschaft. deutsch-japanischen Workshop zum Thema »Advanced Materials Das ISAS tritt als Aussteller auf Science«. der Karrieremesse bonding in Bochum auf. Im Düsseldorfer Landtag findet zum achten Mal »Leibniz im Landtag« statt, organisiert von den Leibniz-Instituten in NRW. ← 6 HIGHLIGHTS 2017 JAHRESBERICHT 2017 7 18 11 UNSER JAHR Wissenschaftliche Doktorarbeiten Abschlüsse Dazu gehörten elf 76 Im Jahr 2017 konnte das abgeschlossene Doktorarbeiten... IN ZAHLEN ISAS insgesamt 18 Abschlüsse verzeichnen. Publikationen 6 1 wurden im Jahr 2017 am ISAS in referierten Zeitschriften veröffentlicht. Ihr durchschnitt- licher Impact-Faktor lag bei 4,9. B.Sc., M.Sc., Diplom Habilitation ... sowie sechs weitere Abschlüs- ... und eine Habilitation. se wie Bachelor, Master oder Diplom... Mitarbeiter Mitarbeiter Mitarbeiter ISAS City ISAS Campus ISAS Berlin 90 86 31 207 100 12,8 Mio. € Mitarbeiter an allen Standorten Nichtwissenschaftl iche hatte das ISAS am 31. Dezember 2017. Die 207 Personen Mitarbeiter Fördersumme für das ISAS verteilen sich auf alle drei Standorte: ISAS City und Unter den 207 Personen sind 100 ISAS Campus in Dortmund sowie ISAS Berlin. nichtwissenschaftliche Mitarbeite- Das ISAS erhielt von Bund und Ländern im Jahr 2017 insgesamt 12,8 Millionen Euro an rinnen und Mitarbeiter. Zuwendungen zum Kernhaushalt. Zusätzlich warb das Institut 1,9 Millionen Euro an Dritt- 107 mitteln ein. Wissenschaftliche Mitarbeiter Die restlichen 107 Personen sind die Wissenschaftlerinnen und Wissen- 116 schaftler des ISAS. 66 23 9 41 Vorträge Eingeladene Kolloquien am ISAS Konferenzen ISAS-Doktoranden haben Wissenschaftlerinnen V orträge Im Jahr 2017 haben 23 externe Die ISAS-Mitarbeiterinnen und und Wissenschaftler des ISAS Zu 66 von den 116 Vorträgen Wissenschaftlerinnen und Wis- Mitarbeiter organisierten oder Zu diesen 107 Wissenschaftlern insgesamt im Jahr 2017 auf wurden die ISAS-Referenten senschaftler Kolloquien am ISAS co-organisierten ins gesamt neun zählen auch 41 Doktorandinnen und Konferenzen und an anderen eingeladen. gehalten, davon 16 in Dortmund wissenschaftliche Konferenzen im Doktoranden. Institutionen gehalten. und 7 in Berlin. Jahr 2017. ← 8 HIGHLIGHTS 2017 JAHRESBERICHT 2017 9 Die Arbeitsgruppe Standardisierung IMMER GLEICH UND DOCH macht aus neu entwickelten Messmethoden so genannte standardisierte Verfahren, damit NIEMALS LANGWEILIG die Messungen immer gleich und zuverlässig ablaufen. Wir haben die Gruppenleiterin und ihren Qualitätsmanager gefragt, warum diese Aufgabe so wichtig ist, dass das Land NRW das Pilotprojekt der Gruppe, die Entwicklung eines standardisierten Assays für das Blutplättchen-Proteom, mit 3,6 Millionen Euro fördert – und warum sie beide so für ihre Arbeit brennen. Auf den folgenden Seiten stellen sich Christin Lorenz und Sebastian Malchow im Doppelinterview unseren Fragen. ← Christin Lorenz und Sebastian Malchow, Sie beide arbeiten am Herr Malchow, Sie sind in Ihrer Position als Qualitätsm anager ISAS daran, neue Analysemethoden zu standardisieren. Was sehr nah dran an der Laborarbeit. Wie sieht ein typischer genau ist Ihre jeweilige Aufgabe? Arbeitsablauf bei Ihnen aus? Christin Lorenz: Ich bin seit Ende 2016 am ISAS beschäftigt, und ich Malchow: Wir erhalten von unseren Kooperationspartnern aus leite die Arbeitsgruppe Standardisierung. Blutproben isolierte Blutplättchen. Die werden erst einmal in der Probenvorbereitung aufbereitet, das heißt, die Proteine in diesen Sebastian Malchow: Ich bin seit Anfang 2013 am ISAS und aktuell in Proben werden durch eine Protease zerschnitten in kleinere P eptide. der Position als Qualitätsmanager. Diese Peptide werden durch ein massenspektrometrisches Verfah- Und womit genau beschäftigt sich Ihre Arbeitsgruppe? ren quantifiziert. Durch die Quantifizierung der Proteinbruchstücke kann man dann auf die Proteinkonzentrationen zurückr echnen, Malchow: Wir entwickeln neue analytische Verfahren, um Protein- was uns wiederum Informationen über die Proteine in den Blut- konzentrationen in verschiedenen Proben, in diesem Fall natürlich plättchen liefert. Blut, zu bestimmen und dadurch die Diagnostik zu ermöglichen. Zunächst bauen wir ein akkreditierbares Prüflabor auf, um massen- spektrometrische Analytik von Proteinen durchführen zu können. Lorenz: Um eine hohe Qualität und Zuverlässigkeit unserer Analytik zu gewährleisten, ist es essentiell, dass wir standardisierte Verfahren anwenden. »Wir bauen ein akkreditierbares Prüflabor auf, um massen spektrometrische Analytik von Proteinen durchführen zu können.« Ihre Gruppe wird ja sogar vom Land NRW gefördert. Warum ist Ihre Arbeit denn so wichtig für die Gesellschaft? Lorenz: Die gesellschaftliche Relevanz unserer Arbeit lässt sich eigentlich ganz einfach erklären, indem man sich die Todesstatis- tiken in Deutschland anschaut: Etwa 40 Prozent aller Todesfälle bei uns sind auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen zurückzuführen, zum Beispiel auf Thrombose, Schlaganfall oder Herzinfarkt. Eine ent- scheidende Rolle bei diesen Erkrankungen spielen Blutplättchen, die so genannten Thrombozyten. Bei gesunden Menschen sorgen Thrombozyten dafür, dass bei einer Gefäßverletzung, zum Beispiel einer Schnittverletzung, die Wunde verschlossen wird. Entsteht ein Ungleichgewicht von regulatorischen Prozessen in diesen Throm- bozyten, dann kann es zu einer unkontrollierten Gerinnung im Körper kommen; und dies kann letztendlich zur Entstehung von Herzinfarkt, Schlaganfall oder auch Thrombose führen. Genau an diesem Punkt setzt unser Verfahren an, wir wollen früh- zeitig solche Veränderungen auf der Oberfläche und auch im Inne- ren von Thrombozyten detektieren und messbar machen. ← 12 HIGHLIGHTS 2017 JAHRESBERICHT 2017 13 Lorenz: Um zwischen gesunden und erkrankten Blutplättchen zu unterscheiden, müssen wir zunächst diagnostische R eferenzwerte ermitteln. Dazu wenden wir unser Verfahren auf eine große Patienten- und Kontrollkohorte von mindestens 1.000 Probanden an, die es uns ermöglicht, diese Referenzwerte zu definieren. Es ist sehr wahrscheinlich, dass sich die Proteinkomposition, aber auch der Gehalt der Proteine in Blutplättchen aus unterschiedlichen Bevölkerungsgruppen – zum Beispiel bei sehr jungen oder sehr alten Personen und zwischen Männern und Frauen – sehr stark unterscheiden. Deshalb ist es essentiell, zunächst diese Grenzwerte zu definieren, damit wir unser Verfahren in der Klinik anwenden können. »Um eine hohe Qualität und Zuverlässigkeit unserer Analytik zu gewährleisten, ist es essentiell, dass wir standardisierte Verfahren anwenden.« Was bedeutet »Standardisierung« im Zusammenhang mit Ihrer Arbeit denn eigentlich genau? Malchow: Der Begriff »Standardisierung« an sich bedeutet erst einmal nur, dass ein Verfahren immer nach den gleichen Maßstä- ben oder in der gleichen Art und Weise durgeführt wird. Für uns ist wichtig, dass eine externe Stelle, in diesem Fall die Deutsche Akkreditierungsstelle [kurz DAkkS, Anmerkung der Redaktion], uns bescheinigt, dass unsere Analytik von hoher Qualität ist und immer dieselben und vor allem auch richtigen Werte liefert. Lorenz: Letztendlich ermöglicht uns diese Akkreditierung den Transfer unseres Verfahrens in die Anwendung, da sie die Akzep- tanz der künftigen Kunden – zum Beispiel andere Forschungspart- ner, verschiedene Kliniken oder auch Diagnostiklabore – erhöht. Die Arbeitsgruppe Standardisierung fungiert damit auch als ein Bindeglied zwischen Theorie und Praxis – nicht nur allgemein, sondern auch innerhalb des ISAS. Wie sieht Ihre Zusammenar- beit mit anderen Arbeitsgruppen aus? Lorenz: Wir arbeiten sehr eng mit verschiedenen Arbeitsgruppen zusammen. Hauptsächlich sind diese Arbeitsgruppen in den For- schungsprogrammen Biomarker sowie Krankheitsmechanismen und Targets angesiedelt. In diesen Forschungsprogrammen werden viele Fragestellungen aus der Grundlagenforschung bearbeitet. ← JAHRESBERICHT 2017 15 Thrombozyten aggregieren, »Mich interessieren am meisten die technischen und um Wunden zu schließen. Unkontrollierte Aggregation analytischen Komponenten der Arbeit. Ich interessiere kann zu Gefäßverschluss führen. Aktivierender Stimulus mich schon seit langer Zeit für Massenspekrometrie (z. B. Thrombin) und finde es toll, dass wir jetzt diese Verfahren auch wirklich in die Anwendung bringen können.« Was hat Ihr Interesse an dieser Thematik geweckt? Lorenz: Was mich interessiert, ist vor allem die gesellschaftliche Relevanz der Fragestellung: Wie können wir Herz-Kreislauf-Erkran- kungen frühzeitig erkennen und somit einen Beitrag zu einer gesünderen Bevölkerung liefern? Zum andern interessiert mich die Nähe zur Anwendung, denn was wir in unserem Projekt machen, ist nicht nur reine Forschung. Natürlich beantworten wir auch eine Forschungsfrage, aber zum Großteil beschäftigt sich unsere Arbeit damit, wie wir den Transfer in die Klinik schaffen, um ein neues diagnostisches Verfahren zu etablieren. Malchow: Mich interessieren am meisten die technischen und ana- lytischen Komponenten der Arbeit. Ich interessiere mich schon seit langer Zeit für Massenspekrometrie und finde es toll, dass wir jetzt diese Verfahren auch wirklich in die Anwendung bringen können. Aktivierte Thrombozyten ändern ihre Form Im Blut zirkulierende Thrombozyten (inaktiv) Nach Abschluss einer Studie werden zum Beispiel Biomarker iden- tifiziert, die für eine bestimmte Erkrankung charakteristisch sind. Diese Biomarker können wir dann in einen massenspektrometrie- basierten Assay überführen, um ihn in der Routine anzuwenden. Malchow: Zurzeit arbeiten wir an der Quantifizierung von Proteinen aus Thrombozyten. Am Institut gibt es allerdings noch viele andere Forschungsgruppen, die sich mit anderen Geweben beschäftigen... Lorenz: Genau, Schwerpunkt unserer Arbeit ist bislang natürlich die Quantifizierung von Thrombozytenbiomarkern. Wir möchten aber auch unsere Analytik – und zwar unsere standardisierte Analytik mit hohen Anforderungen an Qualität und Zuverlässigkeit – den anderen Arbeitsgruppen zugänglich machen. Dazu treten wir häufig in Kontakt mit anderen Arbeitsgruppen, oder die Arbeits- gruppen mit uns. Wir tauschen uns über aktuelle Forschungsergeb- nisse aus, und interessante Biomarker können letztendlich dann von uns in einen entsprechenden Assay überführt werden. ← 16 HIGHLIGHTS 2017 JAHRESBERICHT 2017 17