Dr. Fabian Erdel vom Center for Integrative Biology (CBI) in Toulouse wurde für seine Forschung zum Thema "Mechanismen der Chromatin Strukturierung" mit dem BINDER Innovationspreis 2023 der Deutschen Gesellschaft für Zellbiologie ausgezeichnet.
Chromatin ist ein fadenähnliches Gebilde, das aus DNA und Proteinen besteht und sich im Zellkern befindet.
In seiner Forschung geht Dr. Erdel der Frage nach, wie Zellen ihr Genom (Erbgut) in unterschiedliche Einheiten aufteilen, die spezifische chemische Markierungen an den Histon-Proteinen tragen und die unterschiedlich gefaltet im Zellkern positioniert sind. Herauszufinden, wie Zellen ihr Genom aufteilen, ist der Schlüssel zum Verständnis dafür, wie die Zellidentität aufgebaut und erhalten wird und wie sie bei Krankheiten, wie beispielsweise Krebs, verloren geht.
Fabian Erdel und sein Team wollen verstehen, wie eine Zelle im Detail funktioniert: Wie bewegen sich die Moleküle? Wie interagieren Proteine mit der DNA? Wie bewegen sie sich entlang der DNA?
Zu diesem Zweck versuchen sie, die Vorgänge in der Zelle nachzustellen. Dazu werden mikrofluidische Chips verwendet, die das Forscherteam selbst herstellt. Diese sogenannten Flowcells werden im Rahmen des Herstellungsprozesses in einem BINDER-Trockenschrank "gebacken".
So werden die Flowcells hergestellt:
Ein kleines Stück Glas dient als Objektträger. Mit einem kleinen Sandstrahler werden zwei Löcher erzeugt. Dann wird doppelseitiges Klebeband auf den Objektträger geklebt, in welches ein Schlitz als Durchflusskanal (Flowchannel) eingefügt wird. Darauf wird ein zweites Glasstück als Deckglas geklebt. Es entsteht ein "Sandwich" aus Objektträger und Deckglas mit doppelseitigem Klebeband dazwischen, durch das der Durchflusskanal führt. Dieses "Sandwich" wird geklammert und im BINDER-Trockenschrank für drei bis vier Stunden "gebacken". Ziel ist es, den Klebstoff des Klebebandes zu schmelzen und damit das Klebeband so zu verändern, dass es dicht wird und dem Druck standhält, der entsteht, wenn Flüssigkeit durch den Chip gepumpt wird.
An den fertigen Flowcells werden dann Schläuche befestigt. Durch die Schläuche wird nachgestellte Zellflüssigkeit, in die bestimmte Proteine gemischt werden, in die Flowcells geleitet. An der Oberfläche des Objektträgers werden DNA-Moleküle festgemacht. Unter dem Mikroskop wird dann beobachtet, wie die zellulären Bestandteile in der nachgestellten Zellflüssigkeit an die Moleküle binden und wie sie die mechanischen Eigenschaften der Moleküle verändern.
"Die Faktoren, die wir anschauen, sind Faktoren, die die Faltung der genomischen DNA verändern", erklärt Fabian Erdel. "Die Faltung der genomischen DNA und die Genaktivität, also welche Gene an- und welche ausgeschaltet sind, sind bei Krankheiten, wie Krebs, verändert. Wir versuchen, die Mechanismen zu verstehen, die zu diesen Veränderungen führen, damit in der Zukunft zielgerichtete Krebstherapien weiterentwickelt und verbessert werden können."
Über Dr. Fabian Erdel
Fabian Erdel hat in Heidelberg Physik sowie Molekular- und Zellbiologie studiert. Während er schon zu Schulzeiten unbedingt Physik studieren wollte, kam er durch einen glücklichen Zufall zur Biologie. Seine Schule hatte eine Kooperation mit einem Biologielabor am Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg. Fabian Erdel fand diese Forschung so spannend, dass er dort seinen Zivildienst absolviert und schließlich beide Fächer, Biologie und Physik, studiert hat. Nach seinem Studium hat er am BioQuant Center for Quantitative Analysis of Molcular and Cellular Biosystems, einem interdisziplinären Forschungszentrum an der Universität Heidelberg, im Fach Physik promoviert. Als PostDoc an der Columbia University in New York hat er die Einzelmolekültechnologie, die er heute in seiner Forschung anwendet, bei Prof. Eric Greene gelernt. Seit 2019 leitet Fabian Erdel die Forschungsgruppe "Mechanisms of Chromatin Patterning" am Center for Integrative Biology (CBI) in Toulouse.