Prof Dr. Martin Fussenegger, Department of Biosystems Science and Engineering (D-BSSE), ETH Zurich in Basel

Juli 2013

Kann man aus lebenden Zellen einen Taschenrechner bauen? Mit solchen Fragen beschäftigt sich Martin Fussenegger, Experte auf dem Gebiet der Biotechnologie und der Biotechnik. Seine Forschung hilft massgeblich bei der Entwicklung neuer Medikamente.

Vor ungefähr einem Jahr gelang es Martin Fussenegger und seinem Doktorand Simon Ausländer tatsächlich, den ersten Rechner aus Säugetierzellen herzustellen – eine echte Sensation. «Das Besondere an diesem System ist, dass es im Gegensatz zu einem elektronischen Rechner zwei Input- und Outputsignale parallel prozessieren kann», betont Martin Fussenegger. Als Eingangssignale verwendeten die Forscher das Antibiotikum Erythromycin und das Apfelmolekül Phloretin. Sind beide Moleküle vorhanden, wird ein Gen-Netzwerk ausgelöst und ein fluoreszierendes Protein erzeugt (EINS). Fehlt eines der beiden Moleküle, wird kein fluoreszierendes Protein erzeugt (NULL). Die Verschaltung mehrerer sogenannter Gatter miteinander ermöglichte die Bildung eines Biocomputers. «In ferner Zukunft wird es vielleicht möglich sein, mit diesem System krankheitsrelevante Stoffwechselprodukte zu erkennen und so gezielt therapeutisch wirksame Stoffe wie zum Beispiel Insulin auszuschütten», hofft Martin Fussenegger.

Neben diesen genetischen Schaltkreisen interessiert sich die Gruppe von Martin Fussenegger auch für die Gentherapie: Das metabolische Syndrom ist ein entscheidender Risikofaktor für koronare Herzkrankheiten. Zu wenig Bewegung und falsche Ernährung sind Auslöser dieser Krankheit und führen zu Übergewicht, Bluthochdruck oder Diabetes. Martin Fussenegger und sein Team verwendeten fettleibige Mäuse, welche das Sättigungshormon Leptin nicht bilden können und deshalb immer hungrig sind. Sie pflanzten den Mäusen einen künstlichen Signalweg unter die Haut, der durch das blutdrucksenkende Medikament Guanabenz in Gang gesetzt wird. Eine Kettenreaktion wird ausgelöst, welche in den Zellkernen der Mäuse die Konzentration am Protein GLP1erhöht, dadurch den Blutzuckerspiegel senkt und das Protein Leptin aktiviert. Leptin senkt das Hungergefühl. «Mit diesem Gen-Netzwerk konnten alle Krankheitsbilder des metabolischen Syndroms bekämpft werden», erklärt Martin Fussenegger, «von einer möglichen Anwendung im Menschen sind wir jedoch noch weit entfernt», fügt er hinzu.

Im Mai 2013 publizierten Martin Fussenegger und sein Team die Entdeckung der Funktionalität und Dynamik sogenannter zweiteiliger Transkriptionsfaktoren. Dies sind Proteine, welche die Aktivität  unserer Gene steuern, sie aktivieren oder reprimieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Transkriptionsfaktoren (TF) können zweiteilige TFmehrere Gene gleichzeitig und gezielt steuern. «Synthetisch hergestellte zweiteilige TF sind aufgrund ihrer Funktionsweise sehr interessant und könnten die Herstellung kompakter therapeutischer genetischer Schaltungen für gen- oder zellbasierte Therapien, zum Beispiel gegen Krebs, ermöglichen», berichtet Martin Fussenegger.

Martin Fussenegger wurde 1968 in Basel geboren. Im Jahr 1992 erhielt er sein Diplom in Molekularbiologie und Genetik von der Universität Basel. Sein Doktorat erwarb er vom Max Planck Institut für Biologie in Tübingen, 1994 im Bereich medizinische Mikrobiologie. Nach seinem Postdoktorat am Max Planck Institut für Infektionsbiologie in Berlin habilitierte Martin Fussenegger im Jahr 2000 an der ETH Zürich in der Gruppe von James E. Bailey. Im Jahr 2002 erhielt er eine Förderprofessur des SNF und im Jahr 2004 schliesslich eine ordentliche Professur für Biotechnologie und Bioingenieurwissenschaften an der ETH Zürich. Von 2006 bis 2008 leitete Martin Fussenegger das Institut für Chemie und Bioingenieurwissenschaften. Ab 2009 zog er nach Basel, um das ETH Departement Biosysteme der ETH Zürich aufzubauen und dessen Leitung zu übernehmen.

Prof. Dr. Martin Fussenegger

ETH Zürich

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