Gentechnik

Mademoiselle C. und ihre Mikroben

Von Sonja Kastilan
27.08.2016
, 09:00
So elegant, so einfach: Die neue Erbgut-Schere
Durch eine Labor-Revolution zur Nobelpreiskandidatin: Was treibt Emmanuelle Charpentier an? Der Versuch einer Annäherung.

„Welch eine Aufgabe! „Mein Kopf rauchte.“ Ihren Vortrag plötzlich auf Französisch zu halten, mit dieser Aufforderung hatte Emmanuelle Charpentier selbst am ehrwürdigen Institut de France in Paris nicht gerechnet. Die Überraschung war ihr anzumerken, als sie in ihrer Muttersprache fortfuhr und mit Bedacht über die „moderne Biologie“ redete. Zwar sollte sie hier in einem öffentlichen Seminar der Académie des Sciences sprechen, aber ihre detaillierten Lektionen, „learned from bacteria“, gibt die französische Forscherin üblicherweise in flottem Englisch. Dazu bekommt sie oft Gelegenheit: Charpentier gehört mit der Amerikanerin Jennifer Doudna zu den begehrtesten Rednerinnen der Szene. Beide gelten als zukünftige Nobelpreisträgerinnen, weil sie einen natürlichen Mechanismus zu einer Methode weiterentwickelt haben, die gentechnische Eingriffe erleichtert und inzwischen weltweit Verwendung findet. Crispr-Cas9 lautet der kryptische Name für etwas, das sich als eine molekulare Schere fürs Erbgut beschreiben lässt.

Ein Werkzeug, das auch die Forschung in Charpentiers Arbeitsgruppe in der Vergangenheit schon hätte erleichtern können. Jetzt ist eines gefunden, das vergleichsweise einfach, kostengünstig und vielfältig in der Anwendung ist. „Das Erbgut von Bakterien, Pflanzen, Tieren und menschlichen Zellen lässt sich damit verändern, indem man etwa einzelne Gene herausschneidet“, sagt sie. Das gelingt nicht zum ersten Mal, aber präziser als je zuvor. Sogar einzelne DNA-Bausteine lassen sich entfernen. Spurlos. Das macht das neue Werkzeug mächtig. Und aus einem molekularen Abwehrmechanismus eine ungeheuer große Geschichte: Womit sich Bakterien sonst vor Viren schützen, wird fortan in Biotechnologie und Medizin genutzt, begleitet von ethischen Debatten. Die Methode wurde in China bereits an menschlichen Embryonen ausprobiert, bald sollen gentherapeutische Versuche an Krebspatienten starten. In den Vereinigten Staaten stehen ebenfalls klinische Studien an, um Krebs zu heilen.

Emmanuelle Charpentier (links) und Jennifer Doudna erhalten eine Auszeichnung nach der anderen wie hier bei der Asturias-Preisverleihung 2015 in Spanien.
Emmanuelle Charpentier (links) und Jennifer Doudna erhalten eine Auszeichnung nach der anderen wie hier bei der Asturias-Preisverleihung 2015 in Spanien. Bild: dpa

Diese „Revolution“ im Gebiet der Erbgutveränderung bringt den Forscherinnen Doudna und Charpentier im Monatsrhythmus hochdotierte Preise ein, führt sie mit Hollywoodstars über den roten Teppich oder zur Verleihung in die Frankfurter Paulskirche. Die eine blond, die andere dunkelhaarig mit charakteristischem Wuschelkopf, beide schlank und sportlich - selten zeigte sich Wissenschaft so attraktiv wie kompetent. Im März zum Beispiel in Paris. Hier vertraten sie Nordamerika und Europa, erhielten nebst drei Kolleginnen die diesjährigen „L’Oréal-Unesco for Women in Science Awards“. Die Veranstaltungswoche verlangte ihnen einiges ab, doch bewegte sich zumindest die 47-jährige Französin, die seit Oktober 2015 eine Direktorenstelle am Berliner Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie innehat, auf vertrautem Terrain.

Von Paris direkt nach New York

Emmanuelle Charpentier wuchs in der Nähe von Paris auf, in einem Elternhaus, in dem man sich für Politik, Religion und die Gewerkschaft engagierte. In der Hauptstadt studierte sie Mikrobiologie, Biochemie und Genetik, schloss 1995 ihre Doktorarbeit am Pasteur-Institut ab und wechselte in die Vereinigten Staaten. Nach New York zunächst, dann nach Memphis, gefolgt von Österreich, Schweden, Deutschland. Dass es nun keine leichte Aufgabe ist, ihre Forschung spontan auf Französisch zu präsentieren, liegt bei diesem Lebenslauf auf der Hand.

„Das passierte mir erst dreimal in zwanzig Jahren, eine unangenehme Überraschung. Zudem war es furchtbar warm, und ich fürchtete, mein Kreislauf würde das nicht mitmachen“, erinnert sich Emmanuelle Charpentier später. Ihr Publikum war trotzdem zufrieden. Im holzgetäfelten Saal drängte man sich dicht, im Flur davor waren alle Plätze besetzt, Bildschirme übertrugen, was sie über Crispr-Cas9, Bakterien und Palindrome zu berichten hatte. Wer ist diese Frau, die sich hier fast scheu für ihr Französisch entschuldigte, gerne Tuch zum figurbetonten Anzug trägt und als leidenschaftliche Mikrobiologin die Welt umkrempelt? Als eine „mobile Forscherin“ bezeichnete sich Charpentier einmal selbst. Mittlerweile hat die 47-Jährige in Berlin ihre dreizehnte Wohnung in 25 Jahren bezogen, forscht an der neunten wissenschaftlichen Einrichtung. Die Tatsache, dass sich in ihrem Büro noch die Kartons stapeln, mit Zahlen und Buchstaben systematisch geordnet, zeugt davon, dass andere Dinge dringlicher sind, als Papiere auszupacken.

Vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig (im Bild) zog Charpentier im Herbst 2015 ans Max-Planck-Insitut für Infektionsbiologie in Berlin.
Vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig (im Bild) zog Charpentier im Herbst 2015 ans Max-Planck-Insitut für Infektionsbiologie in Berlin. Bild: dpa

Alle wichtigen Daten sind sowieso im Computer gespeichert, ohne diesen könnte sie sich ein Leben kaum vorstellen, auch mit Freunden kommuniziert sie virtuell. „Sie und meine Familie sehen mich zurzeit selten. Sie respektieren mich jedoch einfach, wie ich bin. Wissen, dass meine Priorität der Forschung und meinem Team gilt. Und meine Leute im Labor sehen mich wenig genug, da kann ich nicht an Freizeit denken, wenn meine Zeit so limitiert ist“, erklärt Charpentier beim Gespräch in einem Berliner Café zwischen zwei Terminen.

Ein Tempo, wie es etwa in New York zu spüren ist, vermisst sie in Berlin. Allerdings gibt die Wissenschaftlerin zu, eng ans Institut gebunden zu leben, sollte sie in der Stadt sein. Sie hat bisher weder ein Museum noch ein Konzert besucht, obwohl sie großes Interesse an Kultur hegt, selbst Klavier spielte und lange Jahre Ballett tanzte. Der Gedanke an Urlaub kommt ihr überhaupt nicht in den Sinn, sie lacht, die dunklen Augen funkeln: „Ich würde mich vielleicht ein bisschen langweilen.“ Leider habe ein Tag viel zu wenig Stunden, damit sie all ihren Ideen nachgehen könne. Es sei durchaus frustrierend, zeitliche Begrenzung akzeptieren zu müssen, meint Charpentier, nur eine Person zu sein und nicht die Möglichkeit von zweien zu haben: „Ich mache ständig neue Pläne, das macht es vielleicht nicht immer einfach, mit mir zu arbeiten. Am liebsten würde ich die Gipfel vieler Berge gleichzeitig bezwingen, im übertragenen Sinne.“ Ja, sie habe hohe Erwartungen an sich selbst und gelernt, damit umzugehen und zu entspannen. Also ruhe sie vor allem in sich? „Yes“, antwortet sie bestimmt, gleich mehrfach.

Ihren Studenten lässt sie Freiräume

Ihr Körper steht unter Spannung, wirkt keineswegs fragil, obwohl sie eine zierliche Frau ist, ihr Händedruck leicht. Wer sich mit Emmanuelle Charpentier unterhält, erahnt innere Stärke und einen besonderen Sinn für Humor. Die Mikrobiologin hat eine untypische Karriere hingelegt. Eine Professur ließ auf sich warten, erst 2013, mit Mitte 40, hatte sie eigene Technische Assistenten. Heute ist sie Direktorin an einem Max-Planck-Institut. Sie delegiere, sagt sie, und behalte trotzdem die Kontrolle im Labor. Ihren 18 Mitarbeitern, Gastforschern, Studenten und Doktoranden lässt sie Freiräume, besteht aber auf einer funktionierenden Infrastruktur und Professionalität: „Um wissenschaftlich gut zu arbeiten, muss man kreativ und genau sein und Verantwortung für seine Projekte übernehmen.“ Diesen Anspruch erlebte zum Beispiel Krzysztof Chylinski während seiner Doktorarbeit, die zu den entscheidenden Entdeckungen beitrug, als sehr positiv. Er blieb in Wien, als das Team nach Umeå zog, erhielt jedoch weiterhin ihren Rat und Unterstützung - via E-Mail und Skype. Heute arbeitet er daran, die Technologie zu verbessern, und berät andere in der Anwendung. Die boomt. Aber ein paar Fragen sind noch offen.

Von den Anfängen an der Rockefeller Universität kann wiederum Elaine Tuomanen erzählen. Im New Yorker Labor der Infektionsbiologin startete „Manue“ Charpentier Mitte der 1990er Jahre als Postdoktorandin. Tuomanen erinnert sich an eine aufregende Zeit, in der man die ersten komplett sequenzierten Bakterien-Genome studieren konnte: „Wir schauten uns an, wie Bakterien für die einzelnen Schritte einer Infektion gerüstet sind, und Manue warf einen anderen Blick auf diese neuen Daten.“ Obwohl zahlreiche Gene im Erbgut zu erwarten waren, fand sie einiges an zusätzlichem genetischem Material, das viele für „Junk“ halten würden, Ramsch. „Aber nicht Manue. Sie zog in Betracht, das all dieser Extra-Kram etwas Neues und Sonderbares bedeuten muss.“ Das waren mit die ersten Anhaltspunkte dafür, dass DNA und Proteine nicht die ganze Geschichte erzählen, dass auch RNA wichtig ist. In den folgenden Jahren führten sie unübliche Gedankengänge wie diese zur RNA-Biologie und Crispr, so Tuomanen. Prägend wirkte auch die Zeit am St Jude Children’s Research Hospital in Memphis, wo die Forschung krebskranken Kindern dient: „St Jude zeigte ihr, welche Heldentaten Wissenschaft vollbringen kann.“

Grundlagen für die Medizin

Im Prinzip versucht Charpentier mit ihrem Team heute, Infektionsmechanismen von Krankheitserregern auf molekularer Ebene zu verstehen. Etwa die Wechselwirkungen von Bakterien wie Listerien oder Streptokokken mit ihren Wirtszellen. Ihre Mitarbeiter tauchen dabei tief ein in die Welt der Mikroben mit ihren regulatorischen RNA-Molekülen. Dass dadurch ein Abwehrsystem enträtselt und zugleich ein „universelles Werkzeug“ entdeckt worden sei, sei ihrer Grundlagenforschung zu verdanken, das hebt Charpentier in Vorträgen als wichtigen Aspekt hervor. „Und vielleicht war es unser Vorteil, dass wir für unsere Forschung an Bakterien immer eigene gentechnische Werkzeuge entwickeln mussten. Wir waren offen für Unkonventionelles.“ So fand sie mit ihrem Team nicht nur heraus, wie das Cas9-Protein mit RNA-Molekülen interagiert und welche Aufgabe es für Streptococcus pyogenes übernimmt, sondern wie sich das System weiterentwickeln lässt. Das Crispr-Feld ist komplex: „Sehr viele Leute haben in der Vergangenheit einen Beitrag geleistet, und wir haben schließlich den Mechanismus im Detail aufgedeckt“, sagt Charpentier und verweist unter anderem auf die Zusammenarbeit mit dem Team um Jennifer Doudna in Berkeley sowie auf Jörg Vogel und seine Gruppe an der Universität Würzburg.

Angefangen hatte alles 1993 mit salztoleranten Mikroben. In deren Erbgut war der spanische Doktorand Francisco Mojica auf rätselhafte Wiederholungen gestoßen, die man heute „clustered regularly interspaced palindromic repeats“ nennt, kurz Crispr. Bis deren Funktion als eine Art Immunsystem erkannt und akzeptiert wurde, sollten Jahre vergehen. Mojica leistete Pionierarbeit und ist einer der „Heroes of Crispr“, deren Geschichten kürzlich der Harvard-Forscher Eric Lander minutiös im Fachjournal Cell schilderte. Mit der in seinen Augen überaus wichtigen Botschaft, dass medizinische Durchbrüche, wie sie das Crispr-Cas9-System nun verspricht, oft völlig unvorhersehbaren Ursprungs sind. „Die Entdeckung hätte man nicht planen können“, bestätigt Jörg Vogel, der als RNA-Spezialist zu Landers Helden zählt, „sie ist ein gutes Beispiel dafür, dass es sich lohnt, Grundlagenforschung in der Breite und in scheinbar merkwürdigen Bereichen zu fördern, ohne gleich an Anwendung zu denken.“ Der Fortschritt wurde möglich, weil Experten aus unterschiedlichen Bereichen der Mikrobiologie zum richtigen Zeitpunkt die Puzzlestücke zusammenfügten.

Der Wechsel nach Berlin

Dass der Begriff „Crispr“ in der öffentlichen Diskussion meist gentechnisch veränderte Pflanzen oder Gentherapie bedeutet, lässt vergessen, dass es ein Produkt der RNA-Forschung an Bakterien ist. Das betont Emmanuelle Charpentier immer wieder, auch verteidigt sie das Feld der Mikrobiologie vehement. „Bakterien erleben eine Renaissance“, freut sich Vogel, der in Würzburg das Institut für molekulare Infektionsbiologie leitet und bedauert, wenn angesichts der riesigen mikrobiellen Vielfalt nur „E.coli“ wahrgenommen wird, ordinäre Darmbakterien. Verkannt werden oft auch Forscher, die unzugänglich wirken, scheinbar nicht ins System passen, dabei haben sie nicht selten originelle Ideen. Wie eben Charpentier, die verschiedensten Interessen nachging: „Natürlich hätte ich scheitern können. Aber ich habe das Risiko auf mich genommen, hart gearbeitet und immer daran geglaubt, dass alles einmal einen Sinn ergibt, wenn andere fragten, warum ich so unterschiedliche Projekte anfing“, sagt sie selbst. Der Erfolg gibt ihr recht.

Während ihr Labor vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig nach Berlin umsiedelte, hat der international tobende Crispr-Sturm weiter an Fahrt aufgenommen, die Anfragen reißen nicht ab. Neben ihrer Firma CRISPR Therapeutics, mit der sie Therapien für lebensbedrohliche genetische Erkrankungen entwickeln will, und parallel zu ihrer Forschung muss sich Charpentier in ihrer neuen Position als Direktorin nun vermehrt um Verwaltung und Politik kümmern. „Ich bin Deutschland sehr dankbar für die Förderung, die ich in den letzten Jahren erhielt“, betont sie. Doch warum musste der Übergang von Braunschweig nach Berlin so bürokratisch ablaufen? Das habe vieles lahmgelegt. Sie hadert mit den hierzulande herrschenden bürokratischen Strukturen, zumal sie an der jungen schwedischen Universität in Umeå erleben konnte, wie sich manches zentral und einfacher bewerkstelligen lässt. „Ich muss meinen Weg gehen können, und von Seiten der Max-Planck-Gesellschaft wird mir die Freiheit dazu gegeben“, sagt Charpentier.

Preise, Patente, Privatleben

Die Wissenschaftlerin hat bereits zig Auszeichnungen errungen, wurde zum Ritter des französischen „Ordre national du Mérite“ erklärt, eine Ehre, die sie unter anderen mit Jane Birkin teilt. „Die Geschichte hat Würdigungen verdient, und ich bin Teil dieser Geschichte“, erklärt Charpentier. Sie forsche aber nicht der Preise wegen. Dennoch bedeute es ihr viel, wenn so ihr Forschungsgebiet, die Mikrobiologie, aufgewertet und die Rolle der Frauen in der Wissenschaft gestärkt werde, wie mit den L’Oréal-Unesco-Awards. Vielleicht gründet sie selbst eine Stiftung, um Kinder und Jugendliche für die Forschung zu interessieren. Die Summen der Preisgelder sind nicht gering, und ist einmal der Patentstreit entschieden, den die Anwälte von Charpentier und Doudna als Hauptbeteiligte gegen eine Harvard-Gruppe führen, werden eventuell Lizenzgebühren fließen. „Das Geld, und das mag lächerlich klingen, ist nicht entscheidend. Mir geht es vor allem darum, das geistige Eigentum des Crispr-Cs9-Patents von mir und Jennifer Doudna zu schützen“, sagt Charpentier, die durch diese Erfahrung vorsichtiger geworden ist. „Für mich war es wichtig, den Mechanismus zu verstehen, und plötzlich hat jeder ein Interesse daran.“

Emmanuelle Charpentier wünscht sich wieder mehr Zeit für ihre Forschungsarbeit.
Emmanuelle Charpentier wünscht sich wieder mehr Zeit für ihre Forschungsarbeit. Bild: Wolfgang Eilmes

Wenn die erfolgreiche Mikrobiologin jetzt als Vorbild herangezogen wird, ist das nur richtig: Sie legte keine Bilderbuchkarriere hin, ist vielmehr ein Beispiel dafür, dass es eben auch anders gehen kann; eine gewisse Obsession, sehr große Neugier, Hartnäckigkeit, Ambitionen und Fleiß einmal vorausgesetzt. Kollegen beschreiben „Manue“ als „intense“, gut organisiert und beharrlich, gar stur; manche sagen, sie sei am Crispr-Hype gewachsen. Womöglich aber zugleich ihr Misstrauen. Ernsthaft an den Dingen interessiert war sie bereits als Kind: „Ich genoss es schon immer, in Ruhe studieren zu können. An der Universität war es nicht anders, und eigentlich ist es das, was ich bis heute mache: Ich komme heim und setze mich an den Schreibtisch. Nun ja, die Lampe ist ein teureres Modell“, sagt die 47-Jährige, sie schätzt Minimalismus und funktionelles Design. „Deshalb mag ich das Crispr-Cs9-System so sehr, das nur auf zwei RNA-Molekülen und einem Protein beruht.“

Dass sie allein lebt, ist kein Geheimnis. Leute, die sich ein normales Leben wohl anders vorstellen, könnten das vielleicht nicht verstehen. „Für mich ist es nicht seltsam oder etwas, das ich ständig hinterfrage, es gehört nun mal zu meiner Persönlichkeit“, sagt Emmanuelle Charpentier. Sie wirkt tatsächlich wie ein Solitär, der prima für sich allein stehen kann. Auch wenn sie das Leben momentan als einen Kampf empfindet - um Zeit für ihre Forschung.

Im Gespräch sucht sie nach einem passenden Begriff. Weder auf Englisch noch auf Französisch will ihr das Wort einfallen, das ihr Leben beschreibt. Das Taxi wartet, sie muss los. Später ergänzt sie per E-Mail: „battle“ oder „combat“. Auch habe sie nachgerechnet, schreibt sie, dass es nicht nur ihre dreizehnte Wohnung in 25 Jahren sei, sondern zudem ihr dreizehnter Arbeitsplatz. Also zweimal die 13 - ein gutes Zeichen? Oder brächte eine 14 noch mehr Glück?

Quelle: F.A.S.
Autorenporträt / Kastilan, Sonja
Sonja Kastilan
Verantwortlich für das Ressort „Wissenschaft“ der Frankfurter Allgemeinen Sonntagszeitung.
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