Prof. Dr. Gerald Schwank, Institute for Molecular Health Sciences, ETH Zürich
Dank Stammzellen ist unser Körper in der Lage, sich ständig selbst zu erneuern. Stammzellen sind in geringen Mengen in beinahe allen Organen des Menschen zu finden und für die Wissenschaft nach wie vor ein Rätsel. Die grundlegenden Prinzipien, die Stammzellen dazu befähigen, sich immer wieder zu teilen, sind bis heute nicht vollständig verstanden. Gerald Schwank und seine Gruppe zielen mit ihrer Forschung darauf ab, diese Grundlagen zu verstehen. «Darüber hinaus entwickelt unser Labor dreidimensionale Organmodelle aus somatischen menschlichen Stammzellen. Mit Hilfe der Gentechnik stellen wir Modelle her, um Erbkrankheiten wie die zystische Fibrose besser zu verstehen», sagt Gerald Schwank. Für ihre Forschung nutzen Gerald Schwank und sein Team neben menschlichen Zellen auch Mäuse. «3-D-Organmodelle, auch Organoide genannt, ermöglichen exaktere Analysen der Selbsterneuerung von Zellen oder der genetischen Regulation, die zur Differenzierung von Zellen führen im Vergleich zu herkömmlichen eindimensionalen Zellkulturen, da das Gewebe als Ganzes betrachtet werden kann», meint Gerald Schwank. Organoide sind «Mini-Organe», die ähnliche physiologische Funktionen aufweisen wie echte Organe.
Während seiner Zeit am Hubrecht Institut in Utrecht konnte Gerald Schwank zeigen, dass menschliche Darmstammzellen in Zellkultur in Form von Darm-Organoiden auch längerfristig überleben können. «Normalerweise sterben Stammzellen in Kultur bereits nach kurzer Zeit ab», erklärt Gerald Schwank. Heute arbeitet Gerald Schwank mit seiner Gruppe daran, 3-D-Organmodelle in der regenerativen Medizin einsetzen zu können. Adulte Stammzellen von Patienten sollen in der Kulturschale repariert werden und zu Organoiden heranwachsen. Diese Organoide werden dann in den Körper eingebracht, um Patienten zu behandeln. Dass dies technisch möglich ist, bewies Gerald Schwank im Jahr 2013, indem er Darm-Organoide von Patienten mit zystischer Fibrose mit Hilfe des CRISPR/Cas-Systems reparierte. Anschliessend wiesen diese wieder die physiologischen Eigenschaften gesunder Darm-Organoide auf. «In einem nächsten Schritt muss sich nun zeigen, ob diese Darm-Organoide im Tiermodell einen gentherapeutischen Effekt zeigen», erläutert Gerald Schwank.
Gerald Schwank engagiert sich auch am Aufbau der ersten ‹Swiss Organoid Biobank›, einem Projekt der ETH Technologieplattform Nexus. Diese Plattform bietet Schlüsseltechnologien, die neusten Werkzeuge und die Möglichkeit für Kollaborationen im Bereich der personalisierten Medizin. «Dank der ‹Swiss Organoid Biobank› wird es in Zukunft möglich sein, vielversprechende Wirkstoffe an 3-D-Organmodellen von Patienten zu testen», prophezeit Gerald Schwank. Er fügt an: «Dank patienteneigener Organoide kann das wirkungsvollste Medikament bestimmt und damit eine optimale Therapie für den Patienten gewährleistet werden.»
Gerald Schwank wurde 1980 in St. Pölten, Österreich, geboren. Er studierte Genetik und Mikrobiologie an der Universität Wien und erhielt im Jahr 2009 seinen Doktortitel von der Universität Zürich unter der Leitung von Prof. Dr. Konrad Basler. Nach zwei Jahren Postdoktorat im selben Labor wechselte er im Jahr 2011 an das Hubrecht Institut in Utrecht, Niederlande, ins Labor von Prof. Dr. Hans Clevers. Seit Oktober 2014 ist Gerald Schwank Assistenzprofessor für Stem Cell Biology & Disease Modelling an der ETH Zürich.
