Nobelpreisträgerin für Medizin 1995
Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, Tübingen

Die Streifen des Zebrafisches: Wozu und wie entsteht Schönheit bei Tieren?
Wir finden Farben, Muster und Gesänge von Tieren schön, so wie wir Kunstwerke, Bilder und Musik schön finden. Die Kunstprodukte sind vom Menschen für Menschen gemacht, aber wie steht es mit den Ornamenten und Lauten der Tiere? Wie kommen diese wunderschönen Naturprodukte zustande?
Besonders wichtig sind Farbmuster für die Erkennung von Artgenossen und als Auslöser von angeborenen Instinkthandlungen, die bei der Kommunikation, bei Schwarmbildung, Revierabgrenzung und Sexualverhalten eine große Rolle spielen. Nicht nur ihre Schönheit für den Menschen, sondern die vielfältige Bedeutung von Farben und Mustern ist ausreichender Grund, ihren Aufbau, ihre Entstehung in der Entwicklung und ihre Evolution zu erforschen.
Wir untersuchen die Bildung von Farbmustern bei Fischen, genauer beim Zebrafisch Danio rerio. Dieser hat sich in den vergangenen 30 Jahren als hervorragendes Wirbeltier-Modellsystem der biomedizinischen Forschung etabliert. Die wichtigsten Eigenschaften: er entwickelt sich in durchsichtigen Eiern, die Larve ist auch durchsichtig, dadurch lassen sich viele Prozesse sehr einfach im lebenden Tier, in vivo, verfolgen. Er ist relativ leicht molekulargenetisch manipulierbar, und Mutanten erlauben, Proteine zu identifizieren, die spezifischen biologischen Prozessen zu Grunde liegen. Für unsere Fragestellung ist sein schönes regelmäßiges Farbmuster wichtig, das aus vier dunklen und vier hellen Streifen zusammengesetzt ist. Die Streifen entstehen bei beiden Geschlechtern, sie sind wohl für die Arterkennung bei der Schwarmbildung relevant. Bei der Balz sind die männlichen Fische intensiv gelb gefärbt, das ist “sexual attraction”.
Woher kommen die Pigmentzellen? Wie besiedeln sie die Haut? Wie entsteht das Muster? Welche Gene sind bei der Evolution beteiligt? Auf die Beantwortung dieser Fragen hat sich mein Labor in den vergangenen Jahren fokussiert, wobei eine Reihe von modernen Verfahren der Fluoreszenzmikroskopie und der Gentechnik, besonders die neue CRISPR/Cas Methode des Gene-editings entscheidende Fortschritte im Verständnis ermöglicht haben.

Zur Person
Christiane Nüsslein-Volhard ist eine deutsche Genetikerin, die zusammen mit den Amerikanern Eric Wieschaus und Edward Lewis den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für ihre Entdeckungen zur genetischen Steuerung der frühen Embryonalentwicklung erhielt. Anhand der Fruchtfliege Drosophila melanogaster identifizierten Nüsslein-Volhard und Wieschaus die Gene, die für die Bestimmung des Körperbaus und die Bildung der Körpersegmente wichtig sind. Gene, die homolog zu denen der Fruchtfliege sind, steuern auch die menschliche Entwicklung.
Nüsslein-Volhard wurde 1942 als zweites von fünf Kindern in Magdeburg geboren und wuchs in der entbehrungsreichen Nachkriegszeit in Frankfurt auf. Schon mit 12 Jahren wusste Nüsslein-Volhard, dass sie Biologin werden wollte und war eine eifrige, wenn auch unstete Schülerin. Nach einem einmonatigen Praktikum als Krankenschwester in einem Krankenhaus bestätigte sich ihr Verdacht, dass nicht die Medizin, sondern die Forschung das Richtige für sie ist, und sie studierte Biologie an der Universität Frankfurt. 1964 wechselte sie nach Tübingen, um Biochemie und im letzten Studienjahr Mikrobiologie und Genetik zu studieren.
Für ihre Diplomarbeit am Max-Planck-Institut für Virusforschung in Tübingen führte sie molekularbiologische Untersuchungen zur bakteriellen Transkription durch, interessierte sich dann aber zum Ende ihrer Diplomarbeit 1973 für Entwicklungsbiologie und Genetik. Sie entschied sich für Drosophila als geeignetes Thema für ein Postdoc-Projekt zur Entwicklungsgenetik und kam 1975 in das Labor von Walter Gehring in Basel.
Von 1978-80 teilte sie sich ein Labor mit Eric Wieschaus am Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie in Heidelberg. 1981 kehrte sie nach Tübingen zurück, wo sie 1985 Direktorin des Max-Planck-Instituts für Entwicklungsbiologie wurde. Ihre Arbeitsgruppe entdeckte mehrere morphogenetische Gradienten im Drosophila-Embryo. In den 1990er Jahren führte sie systematische genetische Studien zur Embryonalentwicklung des Zebrafisches durch, der sich als herausragender Wirbeltier-Modellorganismus für die biomedizinische Forschung erwies.
Christiane Nüsslein-Volhard hat etwa 200 Originalarbeiten und mehrere Bücher veröffentlicht. Sie erhielt eine Reihe von Auszeichnungen und Ehrungen, darunter 1986 den Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis – die höchste Auszeichnung in der deutschen Forschung, 1991 den Lasker Award (USA) und 1995 den Nobelpreis für Medizin oder Physiologie.
Im Jahr 2004 gründete Christiane Nüsslein-Volhard die CNV-Stiftung zur Förderung von Frauen mit Kindern in der Wissenschaft.

Hochschule Stralsund

Die dreidimensionale Struktur des Zellkerns und seine Auswirkungen in der Computersimulation
Im Zellkern höherer Lebewesen ist das Erbgut dreidimensional funktional gepackt. Die räumliche Struktur hat direkten Einfluss auf Aktivitäten im Zellkern und wird von der Zelle aktiv gesteuert. Störungen davon stehen im engen Zusammenhang mit der Entstehung vieler Krankheiten. Die DNA ist zunächst um Proteine gewickelt und bildet Zylinder, die ca. 11 nm groß sind. Dies ergibt eine Perlenkettenähnliche Struktur, die weiter ins sogenannte Chromatin kondensiert, das das Baumaterial für die Chromosomen darstellt. Die Struktur der Nukleosomen ist gut bekannt, die des Chromatins ist nach wie vor stark umstritten. Die experimentellen Ergebnisse beleuchten immer nur einen speziellen Aspekt und sind mit Fehlern behaftet. Computersimulationen bieten hier die Möglichkeit, diese verschiedenen Aspekte zusammen-zubringen. In meiner Arbeitsgruppe haben wir ein Computer-modell entwickelt, das mit einer Auflösung einzelner Nukleosomen die Bedingungen für Bildung unterschiedlicher Strukturen erklärt. Dabei kommen sogenannte Monte Carlo und Replica Exchange Algorithmen zum Einsatz. Die Rechnungen sind so umfangreich, dass für eine einzelne Rechnungen selbst die aktuelle leistungsfähigsten Supercomputer mehrere Wochen rechnen müssen. Das Ergebnis sind vielfältige Einsichten in die dreidimensionale Struktur des Genoms und dessen Regulation.

Zur Person
Prof.Wedemann forscht über die Computersimulation der dreidimensionalen Struktur des Genoms. Seine Arbeitsgruppe hat dazu verschiedene Simulationssoftware entwickelt und rechnet auf Supercomputern der TOP 500-Liste.

Er studierte Physik in Freiburg und Heidelberg und promovierte nach einem Forschungsaufenthalt am Deutschen Krebsforschungszentrum DKFZ in Heidelberg bei Prof. Grassberger an der Universität Wuppertal.
Seit 2002 ist Gero Wedemann Professor für Informatik an der Hochschule Stralsund und leitet dort seit 2009 das Institute for Applied Computer Science.

Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, Greifswald

Kernfusion: Eine Energiequelle der Zukunft (?)
Auf lange Sicht muss sich die Versorgung mit Energie auf die verschiedenen Formen der Sonnenenergie – Wind, Wärme und Licht – auf die Kernspaltung mit Brütertechnologie oder auf die Kernfusion stützen; fossile Brennstoffe belasten die Umwelt und gehen zu Ende. Die Kernfusion, die Verschmelzung leichter Atomkerne zu schwereren, ist die Energiequelle der Sterne und der Sonne. Ein gleichmäßig laufendes Fusionskraftwerk würde ein ringförmiges „toroidales“ Magnetfeld nutzen, um das heiße, leuchtende Plasma so einzuschließen, dass es genug Energie erzeugt, um sich selbst, ähnlich wie ein Feuer, bei hohen Temperaturen am Brennen zu halten. Dieses Ziel ist physikalisch und technisch sehr ambitioniert und fordert Forschung und Entwicklung in einem breiten Feld, von der Modellierung dynamischer Vorgänge in einem Plasma bis zur Entwicklung neuer Messverfahren und neuer Materialien.

In Greifswald steht mit dem WENDELSTEIN 7-X eine der am weitesten fortgeschrittenen Testanlagen auf diesem Weg und das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik ist eines der derzeitigen Zentren der Fusionsforschung. Im September beginnt nach einer mehrjährigen Umbaupause die zweite große Experimentkampagne. Ich möchte Ihnen an Beispielen zeigen wo wir stehen und was die noch offenen Fragen auf dem Weg zu einem energieliefernden Fusionsreaktor sind.

Wie bei jeder Energiequelle muss man auch bei der Kernfusion den möglichen Energiegewinn bewerten im Hinblick auf den Rohstoffverbrauch Rohstoffen, auf die entstehenden Abfälle und auf mögliche Risiken.

Zur Person
Matthias Hirsch studierte in Würzburg Physik. Sein besonderes Interesse lag dabei auf der Energietechnik. Nach der Promotion wechselte er in die Fusionsforschung und war in Garching Mitglied des Teams, das den ersten modularen Stellarator W7-AS betrieb. Nach Beendigung dieser Experimente wechselte er, nach Greifswald, um die Diagnostik für W7-X vorzubereiten und zu entwickeln.
Seit Inbetriebnahme des W7-X leitet Dr. Hirsch die Arbeitsgruppe Zentralplasma Diagnostik, die Methoden zur Charakterisierung des Plasmainneren entwickelt, diese Diagnostiken betreibt und die Messungen im Hinblick auf eine Optimierung des W7-X.

Friedrich- Loeffler-Institut, Insel Riems

Neuroinfektion: Wie Viren das Nervensystem infizieren
Viren kommen überall vor und wir werden täglich mit diesen faszinierenden „infektiösen Nanomaschinen“ konfrontiert. Wir nehmen Viren erst war, wenn sie Krankheiten auslösen, deren Spanne vom „banalen Schnupfen“ bis hin zu tödlich verlaufenden Infektionskrankheiten reicht. Besonders gefürchtet sind Infektionen des Nervensystems. Am Beispiel ausgewählter neuro-invasiver Viren gibt dieser Vortrag Einblicke darin, wie Viren das Nervensystem infizieren und wie köpereigene Barrieren überwunden werden. Ein besonderes Augenmerk wird auch darauf gerichtet, wie tödliche verlaufene Infektionen des zentralen Nervensystems durch einfache Schutzimpfungen vermieden werden können.

Zur Person
Prof. Dr. rer. nat. Stefan Finke ist Leiter des Institutes für molekulare Virologie und Zellbiologie (IMVZ) am Friedrich-Loeffler-Institut, Insel Riems, und Professor an der Universität Greifswald. Nach dem Biologiestudium in Münster (NRW), promovierte er an der an der Eberhard-Karls-Universität Tübingen zum Doktor der Naturwissenschaften mit Arbeiten zur RNA-Synthese von Tollwutviren, die er an der Bundesforschungsanstalt für Viruskrankheiten der Tiere (BFAV) in Tübingen durchführte. Nach mehrjähriger Tätigkeit am Max von Pettenkofer Institut / Genzentrum der Ludwig-Maximilians-Universität München habilitierte er im Fach Virologie. Seit 2006 betreibt er am Friedrich-Loeffler-Institut Forschung auf dem Gebiet neuroinvasiver und zoonotischer RNA Viren und verfügt über einen Lehrauftrag für das Fach Virologie an der Universität Greifswald.