(Biomedizinische) Forschung
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(Biomedizinische) Forschung Ein attraktiver Weg nach der Matura Dr. Andreas Bergthaler Institute for Systems Biology Seattle, USA BG Gmunden, 11.1.2011 Dr. Andreas Bergthaler Dr. Andreas Bergthaler Dr. Andreas Bergthaler “Berühmte” österreichische Forscher F. Hayek K. Landsteiner E. Schroedinger K. Lorenz H. Nowotny J. Penninger A. Zeilinger K. Kotrschal Dr. Andreas Bergthaler Wo findet Forschung statt? Dr. Andreas Bergthaler Warum überhaupt Forschung? • Neugierde • Verständnis von uns, unserer Geschichte, unserer Umgebung • Fortschritt -> Alltag, Technik, Medizin, Umweltschutz, usw. • Lebensqualität • Aus-/ Weiterbildung • Wirtschaftliche Wettbewerbsfähigkeit • …. Dr. Andreas Bergthaler In Ö herrscht große Forschungs-Skepsis (2010) Dr. Andreas Bergthaler Wieviel wird in die Forschung investiert? (APA) (APA) Dr. Andreas Bergthaler Wieviel wird in die Forschung investiert? Ausgaben für F&E 2008 (% des BIP): Israel Schweden Finnland Japan Korea Schweiz USA Dänemark Österreich Deutschland Frankreich Belgien Kanada EU27 UK Niederlande Norwegen Portugal Tschechische Republik Spanien Italien 4.86 3.75 3.73 3.42 3.37 3.01 2.77 2.72 2.68 2.64 2.02 1.92 1.84 1.81 1.77 1.75 1.62 1.51 1.47 1.35 1.19 (OECD) Dr. Andreas Bergthaler Überblick über diesen Vortrag 1. Aus dem Forschungsalltag 2. Der klassische Karriereweg in der Wissenscha? 3. Konkretes Beispiel aus der aktuellen biomedizinischen Forschung 4. Ein paar abschließende Gedanken Dr. Andreas Bergthaler 1. Aus dem Forschungsalltag Dr. Andreas Bergthaler Wissen schaffen und “verkaufen” Arbeitshypothese/Fragestellung Experimentelle Arbeit Manuskript verfassen Einreichung bei einem Journal, Revisionen, Akzeptierung Veröffentlichung, Vorträge bei Konferenzen (“publish or perish”) Dr. Andreas Bergthaler Einige wichtige Bausteine im wissenschaftlichen Alltag 1. Englisch -> ist die Lingua franca in der heutigen Wissenschaft -> alle wichtigen Zeitschriften sind in Englisch 2. Mobilität -> heutzutage wird praktisch vorausgesetzt, daß man für ein paar Jahre ins Ausland geht 3. Kollaborationen -> extrem wichtig heutzutage da oft große Spezialisierung (Landesgrenzen irrelevant) -> Kommunikation per Email, etc., auf Seminaren, Konferenzen, etc. 4. Konkurrenz -> (Internationale) Kompetition in manchen Forschungsgebieten sehr stark -> wer zuerst publiziert, der hat “gewonnen” Dr. Andreas Bergthaler Einige wichtige Bausteine im wissenschaftlichen Alltag 5. Publikationen und Autorenschaften -> Sind einer der wichtigsten Parameter für die Qualität eines Forschers -> Die Position auf der Autorenliste ist relevant: Erstautor -> Experimentator (z.B. Student) Letztautor -> Professor 6. “Peer-review” Prozeß -> die eingereichte Arbeit wird anonym von Fachkollegen beurteilt und eventuell in weiterer Folge für die Veröffentlichung im jeweiligen Journal akzeptiert 7. “Impact factors” -> Ist eine berechnete Zahl, die angibt, wie oft ein Artikel vom jeweiligen Journal durchschnittlich von anderen Artikeln im letzten Jahr zitiert wurde. Beispiel: Nature Wiener Tierärztliche Monatsschrift IF 31.43 IF 0.23 8. Finanzierung -> verschiedene Quellen (staatlich/privat; national/international) -> die “Erfolgsrate des Forschungsmittelantrages ist abhängig vom eigenen Publikationserfolg, von der Menge an zu vergebenden Forschungsmittel, etc. Dr. Andreas Bergthaler 2. Der “klassische” Karriereweg in der Wissenscha? Dr. Andreas Bergthaler Wissenscha?liche Karriere auf der Universität Professor Gruppenleiter / Assistenzprofessor 5-­‐8 Jahre Postdoktorant 2-­‐6 Jahre Doktorant 2-­‐5 Jahre Student 4-­‐6 Jahre Dr. Andreas Bergthaler 3. Konkretes Beispiel aus der aktuellen biomedizinischen Forschung Dr. Andreas Bergthaler InfekRonsbiologie • Menschen und Tiere sind zu jedem Zeitpunkt infek@ösen Erregern ausgesetzt. • Infek@onen können schwere Krankheiten auslösen und stellen eine der häufigsten Todesursachen dar. • Die Bekämpfung von Infek@onen ist eine große Erfolgsgeschichte der Forschung (z.B. AusroPung der tödlichen Pockenviren durch Impfung; An@bio@ka) • Dennoch fehlen immer noch effek@ve MiPel zur Bekmämpfung vieler gefährlicher Erreger (z.B. HIV, Malaria, Tuberkulose). Virus Immunantwort Wirt Dr. Andreas Bergthaler Was sind Viren? • “Intrazelluläre Parasiten” • Sind angewiesen auf zelluläre Werkzeuge • Können Zellen von Säugern, Pflanzen, Bakterien, etc. infizieren • Das erste Virus wurde erst vor ca. 110 Jahren entdeckt. • MiPlerweilen sind mehrere 1000 verschiedene Viren bekannt und jedes Jahr werden zig neue Viren entdeckt. • Viren könne verschiedenste Krankheiten hervorrufen inklusive Krebs. 1. Hauptunterschied zu Bakterien? 2. Warum gibt es viele an<bakteriell wirkende An<bio<ka, aber nur sehr wenige an<virale Medikamente? Dr. Andreas Bergthaler Chronische Virusinfektionen Chronische Virusinfektionen verursachen wichtige Krankheiten: z.B. Hepatitis B Hepatitis C HIV/AIDS 350 Millionen infizierte Menschen 170 Millionen infizierte Menschen 33 Millionen infizierte Menschen Es gibt jedoch kaum gute Modelle, um diese Krankheiten zu studieren: z.B. HIV: - große Limitationen in “Zellkultur” in der Petrischale - normale Labormäuse nicht infizierbar - limitierte Affenmodelle mit SIV (“Affen-AIDS”) Dr. Andreas Bergthaler LCMV -­‐ ein wichRges Virus für die Forschung • LCMV = lymphocytäres Choriomeningitis Virus • Mitglied der Arenavirus Familie (enger Verwandter vom Virus für hemorrhagisches Lassa Fieber) • Kann beim Mensch Gehirnhautentzündung und Mißgeburten hervorrufen • Führt zu chronischen Infektionen in der Maus • Es gibt LCMV Stämme mit unterschiedl. Eigenschaften. • Wertvoll für die Grundlagenforschung (2 Nobelpreise) Dr. Andreas Bergthaler LCMV besitzt ein kleines und relaRv überschaubares Genom • besteht aus einzelsträngiger RNA (nicht DNA) • 2 Segmente mit 4 Genen • insgesamt nur etwas mehr als 10.000 Nukleotide lang Gen: GP NP 3300 Nukleotide Z L 7100 Nukleotide Dr. Andreas Bergthaler Schema eines LCMV VirusparRkels Glykoprotein (GP) Matrixprotein (Z) Kapsidprotein (NP) Viruspolymerase (L) Doppellipidschicht Virusgenom 50-­‐300nm Dr. Andreas Bergthaler LCMV Stamm “Clone13” aber nicht Stamm “ARM” führt zu chronischer InfekRon Wie ist der Infek<onsverlauf? Virustiter Im Blut LCMV Clone13 chronisch LCMV ARM akut 4 8 40 Tage nach Infektion Dr. Andreas Bergthaler Wodurch unterscheidet sich LCMV Stamm ARM von Stamm Clone13? 1. 2. Sequenzierung der Virusgenome von Stamm ARM und Clone13 Vergleich der beiden Sequenzen: Resultat: RNA Gen: 3. 4. 1 Mutation im Glykoprotein (GP) 1 Mutation in der Viruspolymerase (L) * GP NP Z L * Herstellung von rekombinanten Viren mit diesen Mutationen (2x2=4 Viren) Infektionsversuche, um zu erkennen, welche Mutationen für den chronischen Infektionsverlauf notwendig sind. Dr. Andreas Bergthaler Studie mit 4 rekombinanten LCMV Viren I. (=ARM Stamm) II. III. GP NP Z L * NP Z L GP GP NP Z IV. (=Clone13 Stamm) * GP NP Z * * L L Dr. Andreas Bergthaler Studie mit 4 rekombinanten LCMV Viren I. (=ARM Stamm) GP NP Z L * NP Z L GP GP NP Z IV. (=Clone13 Stamm) * GP NP Z * * L L Infektionverlauf dieser 4 rekombinanten Virusstämmen Virustiter im Blut II. III. 4 8 Tage nach Infektion 30 60 Bergthaler A et al. PNAS 2010 Dr. Andreas Bergthaler Studie mit 4 rekombinanten LCMV Viren I. (=ARM Stamm) GP NP Z L * NP Z L GP GP NP Z IV. (=Clone13 Stamm) * GP NP Z * * L L Infektionverlauf dieser 4 rekombinanten Virusstämmen IV Virustiter im Blut II. III. 4 8 Tage nach Infektion 30 60 Bergthaler A et al. PNAS 2010 Dr. Andreas Bergthaler Studie mit 4 rekombinanten LCMV Viren I. (=ARM Stamm) GP NP Z L * NP Z L GP GP NP Z IV. (=Clone13 Stamm) * GP NP Z * * L L Infektionverlauf dieser 4 rekombinanten Virusstämmen IV Virustiter im Blut II. III. I 4 8 Tage nach Infektion 30 60 Bergthaler A et al. PNAS 2010 Dr. Andreas Bergthaler Studie mit 4 rekombinanten LCMV Viren I. (=ARM Stamm) GP NP Z L * NP Z L GP GP NP Z IV. (=Clone13 Stamm) * GP NP Z * * L L Infektionverlauf dieser 4 rekombinanten Virusstämmen IV Virustiter im Blut II. III. I 4 III 8 Tage nach Infektion 30 60 Bergthaler A et al. PNAS 2010 Dr. Andreas Bergthaler Studie mit 4 rekombinanten LCMV Viren I. (=ARM Stamm) GP NP Z L * NP Z L GP GP NP Z IV. (=Clone13 Stamm) * GP NP Z * * L L Infektionverlauf dieser 4 rekombinanten Virusstämmen IV Virustiter im Blut II. III. I III II 4 8 Tage nach Infektion 30 60 Bergthaler A et al. PNAS 2010 Dr. Andreas Bergthaler Zusammenfassung der Resultate • Die Mutation in der Polymerase bewirkt, daß das Virus dem Immunsystem für 30 Tage entkommt. • Die Mutation im Virus-Glykoprotein alleine bewirkt keine Verlängerung der Infektion (≤8 Tage). • Beide Mutation zusammen führen zu einer verlängerten chronischen Infektion über mehr als 60 Tage. Dr. Andreas Bergthaler Publika(on dieser Studie im November 2010: Dr. Andreas Bergthaler Neue Fragen für Nachfolgestudien • Wie verändert die Muta@on im Polymerase Protein dessen Funk@on? • Wie gelingt es der Muta@on im Glykoprotein, im Beisein der gleichzei@g mu@erten Polymerase den Infek@onsverlauf zu verlängern? • Wie ermöglichen diese Muta@onen dem Virus, der Immunantwort des Wirtes zu entkommen? • Bieten diese Erkenntnisse Ansatzpunkte, um chronische Virusinfek@on zu behandeln (z.B. bei HIV oder Hepa@@s C)? Dr. Andreas Bergthaler 4. Ein paar abschließende Gedanken zu einer Karriere in der Wissenscha? Dr. Andreas Bergthaler Abschließende Gedanken zu einer Karriere in der Forschung 1. Medizin/Biologie/Chemie/Biophysik/Bioinformatik…- Was ist das “richtige” Studium? >>> Folgt Euren Interessen! Nur was man gerne macht, macht man auch gut! 1. Früh Erfahrung sammeln! -> Praktika im In-/Ausland, Labormitarbeit,… 2. Mutig sein und nicht verzagen, auch wenn man mal nicht alles weiß. Neugierde und Durchhaltevermögen sind mit die wichtigsten Zutaten für eine Forschungskarriere. 4. Forschung kann mitunter recht zeitintensiv sein. 5. Entscheidend sind eine sehr gute Umgebung und exzellente Betreuer (“standing on the shoulders of giants”) 6. Grundlagenforschung vs. Anwendungsorientierte Forschung – was ist “besser”? 7. Wissenschaftlicher Fortschritt passiert in der Regel in kleinen Schritten. Dr. Andreas Bergthaler A[rakRve Gründe für eine Karriere in der Forschung Im OpRmalfall: …kann man selbst bes@mmen, was man erforscht. …arbeitet man mit schlauen und hoch mo@vierten Kollegen aus den verschiedensten Ländern zusammen …entdeckt und versteht man neue Zusammenhänge als Allererster weltweit. …kann man seine Erfahrung und Wissen an eine nächste Genera@on von Forschern weitergeben …entwickeln sich aus den eigenen Ergebnissen nützliche Produkte für die Menschheit (z.B. Impfstoffe; Medikamente; Laser; etc.) Dr. Andreas Bergthaler Danke für Eure Aufmerksamkeit!
