Forscherporträts

Stand:

März 2017

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Creative Commons Lizenz: BY-SA

 

Bahnbrechende Forschungsergebnisse prägen die Wissenschaft. Emmanuelle Charpentiers Entdeckung der Gen-Schere CRISPR/Cas9 als zuverlässige und einfache Methode des gentechnischen Eingriffs hat eine wahre Flut an Experimenten und Ergebnissen ausgelöst, die weit in die Zukunft hinein reichen werden. Das epigenetische Landschaftsbild Waddingtons veranschaulicht die Zelldifferenzierung auf unnachahmliche Weise und bildet die Basis des Verständnisses von Stammzellen.

Conrad Hal Waddington

  • * 08.11.1905 in Evesham, England
  • 1926 Abschluss in Geologie am Sidney Sussex College Cambridge
  • ab 1926 Studium der Philosophie, modernen Kunst und des Moriskentanzes; Studien zu Hans Spemanns Forschungen an amphibischen Embryonen
  • 1930 Spezialisierung in Embryologie
  • 1935 Cambridge ScD (Doctor of Science)
  • 1936 Fellow des Christ´s College Cambridge
  • 1936 Albert Brachet Preis für Embryologie
  • 1947 Professor und Leiter des Instituts für Tiergenetik an der Universität Edinburgh
  • 1957 Veröffentlichung des Aufsatzes „The Strategy of the Genes“
  • † 26.09.1975 in Edinburgh, Schottland


Epigenetische Landschaft


Abbildung: Epigenetische Landschaft im Original
Bildnachweis: Website Dave Tang

Waddingtons ursprüngliche Definition der Epigenese bezog sich auf Veränderungen während der Zelldifferenzierung und die Art und Weise, wie die Umwandlungsmöglichkeiten der Zellen sich im Verlauf der Entwicklung einschränken. Ihn interessierte besonders die Stabilisierung von Stadien während des Entwicklungsprozesses. Zur Veranschaulichung solcher Prozesse nutzte er die Metapher der epigenetischen Landschaft und stellte diese in einem Modell dar: Die Zelle – dargestellt als Kugel – rollt darin durch Täler einer hügeligen Landschaft und strebt zum Punkt minimalen Energieaufwands. Waddington beschrieb, dass diese Entwicklungspfade einerseits von Genen, andererseits aber auch von Umwelteinflüssen geprägt werden. Wegen der Talwände zwischen den einzelnen Pfaden kann der Verlauf nicht ohne weiteres geändert werden. Jedoch kann eine Induktion von außen stark genug sein, um eine Talflanke in der epigenetischen Landschaft zu überwinden (großer Sprung). Der Ball gelangt dann in ein benachbartes Tal, die Entwicklung wird anders kanalisiert. Das Konzept behält bis heute seine Berechtigung, auch wenn die Epigenetik ihre Definition verändert hat und sich heute auf verschiedene Regulationsmöglichkeiten bezieht, die die Aktivität von Genen unabhängig von der DNA-Sequenz beeinflussen können.


Abbildung: Landschaft der Entwicklung, Differenzierung und Reprogrammierung: Vier Keimblätter, Trophektoderm, Ektoderm, Mesoderm und Entoderm, in die sich Zellen hauptsächlich entwicklen, sind gezeigt. Übergänge (Sprünge), wenn Zellen in Zellen eines anderen Keimblattes verändern oder in den "Ausgangszustand" versetzt (reprogrammieren) werden, sind schwer zu erreichen. Quelle: EuroStemCell: Cell replacement therapies: iPS technology or transdifferentiation?

Suchbegriffe: Epigenetische Landschaft, Kanalisierung, Pufferung und genetische Assimilation, EvoDevo-Forschung (engl. für evolution and development)

Emmanuelle Charpentier

Direktorin am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie Berlin, 
Honorarprofessorin am Institut für Biologie der Humboldt-Universität zu Berlin,
Forschungsgruppenleiterin und Gastprofessorin der Universität Umeå, Schweden,
Alexander von Humboldt-Professorin


Emmanuelle Charpentier
Bildnachweis: Hallbauer & Fioretti/Wikimedia

  • * 11.12.1968 Juvisy-sur-Orge, Frankreich
  • 1986-1992: Studium der Biologie, Mikrobiologie, Biochemie und Genetik an der Universität Pierre et Marie Curie, Paris (UPMC)
  • 1992-1997: Doktorandin am Institut Pasteur, Postdoc am Institut Pasteur und an der Rockefeller Universität, New York
  • 1997-1999: Assistant Research Scientist am Medical Center der New York University
  • 1999-2002: Research Associate am St. Jude Children's Research Hospital, Memphis und am Skirball Institute of Biomolecular Medicine, New York
  • 2002-2004: Forschungsgruppenleiterin und Gastprofessur am Institut für Mikrobiologie und Genetik, Universität Wien
  • 2004-2006: Forschungsgruppenleiterin und Assistant Professor, Universität Wien
  • 2006: Privatdozentin für Mikrobiologie und Habilitation am Zentrum für Molekulare Biologie, Universität Wien
  • 2006-2009: Forschungsgruppenleiterin und Associate Professor an den Max F. Perutz Laboratories, Wien
  • 2009-2014: Forschungsgruppenleiterin und Associate Professor am Laboratory for Molecular Infection Medicine Sweden (MIMS), Universität Umeå, Schweden
  • 2013: Dozentin für medizinische Mikrobiologie, Universität Umeå
  • 2013-2015: Abteilungsleiterin am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung, Braunschweig und W3-Professorin an der Medizinischen Hochschule Hannover
  • seit 2015: Direktorin am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie Berlin

2012 erscheint der Artikel „A Programmable Dual-RNA-Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity“. Die Autorinnen Emmanuelle Charpentier und Jennifer Doudna beschreiben darin auf fünf Seiten das Abwehrsystem des Scharlachbakteriums Streptococcus pyogenes: Es nutzt ein molekülkleines Instrument, das aus einem Sucher und einer Art DNA-Schere besteht. Die englische Abkürzung für dieses Abwehrsystem lautet CRISPR/Cas9, meist kurz: CRISPR [gesprochen: kris::per]. Die Gen-Schere des Streptokokkenbakteriums lässt sich nachbauen und sein Sucher auf beliebige Ziele der DNA-Sequenz einstellen.

Suchbegriffe: CRISPR/Cas9, Genome Editing, Jennifer Doudna

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Einführung und Überblick zur Stammzellforschung

 

Ethik
Informationen und Denkansätze für eine eigenständige Meinungsbildung

 

Therapie
Hintergrundinformationen zu therapeutischen Anwendungen mit Stammzellen bei verschiedenen Erkrankungen