Profile der Young Science-Botschafterinnen und -Botschafter

Dr. Andreas Bergthaler

  • 6 Besuche pro Jahr
  • Regionen: Wien, Niederösterreich, Oberösterreich
  • Anfallende Kosten für die Schule: Ersatz der Fahrtkosten (bei Schulen aus Niederösterreich und Oberösterreich)


Forschungsschwerpunkte

  • Virusinfektionen
  • Hepatitis
  • Lungenentzündung
  • Influenza
  • Stoffwechsel
  • Immunsystem
  • Immunpathologie
  • Krebs / Übertragbare Tumoren bei Tasmanischen Teufeln


Aktuelle Projekte

Wie das Immunsystem unsere eigene Leber schädigt: Hepatitisviren lassen die Leber leiden – das sieht man auf den ersten Blick. Gelbe Haut, dunkler Urin oder heller Stuhl: Die Symptome für das Versagen des zentralen Stoffwechselorgans sind durch den Farbstoff Bilirubin, der sich dabei anhäuft, leicht zu erkennen. Der Krankheitsverlauf ist dagegen hochkomplex: Die verschiedenen Virustypen lösen ganze Kaskaden an Immunreaktionen aus, im schlimmsten Fall führt die dabei entstehende Leberentzündung zum Tod. Obwohl die Krankheit schon seit vielen Jahrzehnten erforscht wird, konnte man die fatalen Schäden, die sie in der Leber anrichtet, bisher nicht erklären. In der jüngsten Studie der Arbeitsgruppe von Andreas Bergthaler am CeMM sowie weiteren internationalen Kollaborationspartnern aus Deutschland, der Schweiz, England, USA und Japan, wurde nun ein wichtiger Teil dieses Rätsels gelöst: Überraschenderweise spielt ein Abwehrmolekül des Immunsystems, das Protein Interferon, eine zentrale Rolle. Dabei ist seine Hauptaufgabe der Schutz vor Infektionen: Interferon schaltet in infizierten Zellen und dem umliegenden Gewebe ein Programm zur Abwehr der Eindringlinge an. Nicht nur bei Hepatitisviren, bei fast allen viralen und bakteriellen Krankheitserregern wird das Protein aktiv- doch es hat auch eine dunkle Seite. Bergthaler und seine Kolleg/innen konnten zeigen, dass es zu einer Anhäufung gefährlicher Sauerstoffradikale in Leberzellen führt.

Warum macht uns das Influenzavirus anfälliger für Bakterien und schwere Lungenentzündungen? Während der saisonalen Grippe-Epidemien verursachen Virusinfektionen der Atemwege Symptome, wie plötzliches hohes Fieber, Husten, Kopf- und Halsschmerzen, rinnende Nase, Müdigkeit und allgemeines Unwohlsein. Gruppen mit erhöhtem Gesundheitsrisiko können dabei sehr ernsthafte, manchmal lebensbedrohliche Erkrankungen entwickeln. Trotz der signifikanten klinischen und gesundheitsökonomischen Auswirkungen dieser sogenannten Superinfektionen sind die molekularen Ursachen für die erhöhte Anfälligkeit gegenüber Bakterien durch und nach Grippeerkrankungen bislang nur wenig untersucht und kaum verstanden. Vorangegangene Studien haben gezeigt, dass schwere Krankheitsverläufe, wie zum Beispiel Lungenentzündungen, sehr häufig nicht vom Virus selbst verursacht werden. Vielmehr scheint der Auslöser die Unterdrückung des Immunsystems durch die Viren zu sein, die den Organismus anfällig für Superinfektionen macht. Der Forschungsgruppe am CeMM ist es gelungen, einen neuen Koppelungseffekt zwischen dem antiviralen Interferon und dem Enzym Setdb2 zu entschlüsseln, einen neuen Mechanismus zu entschlüsseln, der die antibakterielle Immunabwehr als Konsequenz der Virusinfektion schwächt und deshalb zu gefährlichen Superinfektionen führen kann. Laufende und zukünftige Forschungen zielen nun darauf ab, die molekularen Grundlagen dieses immunologischen Mechanismus zu durchleuchten.

Warum Krebs bei Tasmanischen Teufeln ansteckend wird. Gesichtstumore von Tasmanischen Teufeln gehören zu den extrem seltenen Fällen übertragbarer Krebserkrankungen. Dennoch sind sie für die medizinische Forschung hochinteressant, da an ihnen grundlegende Eigenschaften entarteter Zellen und ihr Wechselspiel mit dem Immunsystem untersucht werden können. WissenschaftlerInnen des CeMM Forschungszentrums für Molekulare Medizin der ÖAW und der Veterinärmedizinischen Universität Wien ist es mit modernen Analysemethoden gelungen, molekulare Schlüsselmechanismen aufzuklären, die für die Übertragbarkeit der Krebszellen entscheidend sind. Tumore können normalerweise ausschließlich in dem Organismus wuchern, aus dessen Zellen sie entstanden sind. Das gilt auch für den Menschen: Abgesehen von wenigen dokumentierten Fällen, etwa durch versehentliche Schnittverletzungen von Chirurgen während einer Krebs-OP, können Krebszellen nicht auf andere übertragen werden. Verantwortlich dafür sind eine Vielzahl an molekularen Sicherheitsmechanismen, mit denen das Immunsystem körperfremdes Gewebe abstößt und vernichtet. Eine Ausnahme in dieser beinahe universal geltenden Regel bilden Tasmanische Teufel, die größten noch lebenden fleischfressenden Beuteltiere der Welt. Unter ihnen breitet sich seit gut zwei Jahrzehnten ein tödlicher Gesichtstumor mit rasanter Geschwindigkeit aus, dem nach aktuellen Schätzungen bisher etwa 90 Prozent der Wildpopulation zum Opfer gefallen sind. Das Besondere daran: Die Krebszellen werden durch einen Biss von einem Tier auf das nächste übertragen; genetisch sind sie in allen Proben nahezu ident und stammen daher vermutlich aus einer einzigen Ursprungszelle. Wie dieser Krebs ansteckend wurde, und wodurch er dem Immunsystem seiner ansonsten gesunden Empfänger entkommt, war für die Wissenschaft lange ein Rätsel. In ihrer neuesten Studie (Cancer Cell 35. DOI: 10.1016/j.ccell.2018.11.018.) konnten die Gruppe von Andreas Bergthaler zusammen mit nationalen und internationalen Kollaborationspartner, erstmals molekulare Mechanismen nachweisen, die zu der Übertragbarkeit des Tumors beitragen. Die ForscherInnen fanden heraus, dass bestimmte Rezeptormoleküle auf der Oberfläche der Krebszellen, die sogenannten ERBB Rezeptoren, eine ungewöhnlich hohe Aktivität aufweisen. Diese Rezeptoren senden Signale an das Zellinnere, die über „STAT3“ genannte Proteine Einfluss auf das Erbgut der Zelle nehmen. In Folge kommt zu es zu einem regelrechten Umbau der Zelle: Die Anzahl der Moleküle, die dem Immunsystem zur Erkennung der Zelle dienen, wird reduziert, während sich gleichzeitig die Zellteilung beschleunigt und Faktoren für die Metastasierung der Tumorzellen verstärkt produziert werden. „Mit unseren Experimenten konnten wir erstmals zeigen, dass die Überaktivierung von ERBB Rezeptoren und in Folge auch von STAT3 einen erheblichen Beitrag zur Übertragbarkeit dieser Tumore leistet“ erklärt Lindsay Kosack, Mitarbeiter im Team von Andreas Bergthaler am CeMM und Co-Erstautor der Studie. Die Studie, an der auch WissenschaftlerInnen der Cambridge Universität, der Universität Southampton, der Universität Toronto und der Universität von Tasmanien beteiligt waren, könnte jedoch nicht nur einen Beitrag zum Artenschutz leisten, wie Andreas Bergthaler ergänzt: „99,1 Prozent des STAT3 Proteins vom Tasmanischen Teufel sind mit dem des Menschen identisch. Und viele der Gene, die von STAT3 in den Tieren aktiviert werden, sind in menschlichen Krebsarten ebenfalls aktiv. Zudem sind die biologischen Grundprinzipien von Invasion und Festsetzung in neuen Geweben auch bei nicht übertragbaren Tumoren, insbesondere Krebsmetastasen, von entscheidender Bedeutung. Diese Ausnahmeerscheinung bei Beuteltieren vereint somit Aspekte von Krebs, übertragbaren Krankheiten und Entzündungsprozessen – alles drei extrem wichtige medizinische Forschungsfelder“. Dass auch menschliche Krebserkrankungen häufig ansteckend werden könnten, hält Bergthaler dagegen für unwahrscheinlich, wenngleich er es nicht völlig ausschließt. Abgesehen von den entsprechenden molekularen Mechanismen, die dafür entstehen müssten, ist die Menschheit genetisch viel durchmischter und daher widerstandsfähiger als die abgeschiedene Population an Tasmanischen Teufel auf der gleichnamigen Insel. Darüber hinaus spielt wohl auch das aggressive Verhalten dieser Beuteltiere eine entscheidende Rolle. Dennoch, betont Bergthaler, kann ein besseres molekulares Verständnis dieser relativ exotischen übertragbaren Tumoren wichtige Erkenntnisse über die grundlegenden biologischen Mechanismen von Krebs liefern.


Auszug aus dem wissenschaftlichen Werdegang

  • 1997-2003: Studium der Veterinärmedizin (Veterinärmedizinische Universität Wien, Österreich)
  • 7-9/2001: Klinische Übungen (Universität Edinburgh, Schottland)
  • 7-9/2002: Forschungspraktikum (Universität Tokyo, Japan)
  • 9/2003: Forschungspraktikum (Dänisches Veterinärinstitut, Dänemark)
  • 2004-2007: Doktorarbeit in Immunologie und Virologie (Universität und ETH Zürich, Schweiz)
  • 2007-2008: Postdoktorale Forschung (Universität Genf, Schweiz)
  • 2008-2011: Postdoktorale Forschung (Institute for Systems Biology, Seattle, USA)
  • Seit 2011: Gruppenleiter am CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (Wien, Österreich)


Weitere Informationen zur Vorbereitung von Schulen

http://a.bergthaler1.at

www.youtube.com/watch?v=IePS35h0ykc

https://vimeo.com/310590725

https://vimeo.com/307294048

Andreas Bergthaler

Organisation

Österreichische Akademie der Wissenschaften, Wien

Position

CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin

Besuche

  • Niederösterreich
  • Oberösterreich
  • Wien

Wissenschaftsbereich

  • MEDIZIN, ERNÄHRUNG UND GESUNDHEIT