Im Rahmen der Q+-Phase reisten wir, 8 Schülerinnen und Schüler des diesjährigen Abiturjahrganges, am Montag, den 11. April 2016, nach Heidelberg, um ein 5-tägiges Praktikum am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) zu absolvieren.
Als wir um kurz nach 11 im Neuenheimer Feld 581 ankamen, begrüßte uns unsere Betreuerin Anja Reimann, biologisch-technische Assistentin am DKFZ, im Life Science Lab. Dieses ist ein Forum für jugendliche „Forscher“, die – aus ganz Deutschland kommend – zweimal im Monat in verschiedenen Arbeitsgemeinschaften über das Thema „Krebs“ und dessen Erforschung arbeiten – experimentell, biochemisch, ethisch und vieles mehr.
Wir hatten nun die Möglichkeit an den ersten drei Tagen im Labor ein entsprechend für Schüler gestaltetes Programm mit dem Themenschwerpunkt „Molekularbiologie“ zu durchlaufen. Doch vor Arbeitsbeginn war eine Sicherheitseinweisung für das „S1“ Labor (Sicherheitsstufe 1) nötig. Ein derartiger Bereich kennzeichnet sich dadurch, dass mit biologischen Stoffen gearbeitet wird, bei denen es unwahrscheinlich ist, dass sie beim Menschen eine Krankheit verursachen. Dabei sind auch gentechnisch veränderte Organismen zulässig, um die Technik der Molekularbiologie praktizieren zu können. Weiterhin erklärte unsere Betreuerin, dass wir mit den Experimentiermaterialien stets sparsam umgehen sollen und die Trennung und die teilweise Autoklavierung des Mülls notwendig seien. Im Labor angekommen, haben wir als letzten Vorbereitungsschritt eine Pipetten-Einweisung erhalten.
Experimentell begannen wir für die Plasmid-Minipräparation mit dem „Animpfen“ (Inokulieren) von Bakterien, die durch Veränderung der Plasmid-DNA gegen das Antibiotikum Kanamycin eine Resistenz aufwiesen. Diese wurden über Nacht in einer Nährlösung in den Brutschrank für ein ideales Wachstum bei 37 Grad Celsius gestellt. Am nächsten Tag gaben wir verschiedene Puffer hinzu, durch die die Zellmembran löchrig wurde, sodass die Plasmid-DNA austreten konnte. Nach Lösung und „Waschen“ mit Ethanol zentrifugierten wir die Probe, sodass nach Abpipettieren die dann durchsichtige Plasmid-DNA getrocknet werden konnte. Diese diente als Grundlage für die beiden weiteren Versuche. Zum einen analysierten wir die Plasmid-DNA mit Restriktionsenzymen. Bei einem Restriktionsverdau zerlegt man lange DNA-Moleküle mit Hilfe von Restriktionsendonukleasen, z.B. BamHI- oder HindIII-Enzym, in definierte Bruchstücke. Die isolierten bzw. linearen Fragmente können nach elektrophoretischer Auftrennung über ein Agarosegel sichtbar gemacht werden. Zum anderen führten wir eine Transformation durch: Mithilfe von Transformation wird Plasmid-DNA zwecks Amplifikation in kompetente Bakterien eingebracht. Durch einen „low salt buffer“ hatten wir die Bakterien dazu aufgebläht, sodass ihre Membranen porös wurden, sodass der nun zugegebene „high salt buffer“ eine Übertragung der freien Plasmid-DNA in die kompetenten Zellen ermöglicht. Und tatsächlich: Die so gezüchteten Bakterien waren auch gegen Kanamycin, nicht aber gegen andere Antibiotika resistent. Unter dem Slogan „Wenn Zellen Suizid begehen“ beschäftigten wir uns mit der Apoptose, die bei Krebserkrankungen nicht mehr richtig funktioniert. Dazu gaben wir zu Leukämie-Krebszellen unterschiedliche Volumina „Todesligand“ hinzu, sodass Apoptose unter extrinsischem Signal abläuft.
Weiterhin induzierten wir durch Erhitzung Nekrose. Die jeweiligen Proben untersuchten wir am Folgetag mit dem „FAX“ (Flow Cytometer), das mithilfe eines Lasers getrennt lebende und mittlerweile tote Zellen zählte. Wir erkannten, dass mehr Todesligand stets zu mehr toten Zellen und die Erhitzung zu einer (fast) 100 prozentigen Tötungsrate führten.
Am Donnerstag und Freitag erkundeten wir verschiedene Stationen am DKFZ. Zunächst ging es in den „Tierstall“ zu Dr. Socher. Dort werden rund 500 Ratten und 50.000 Mäuse in extrem sauberen Isolatoren gehalten. All diese Tiere werden benötigt, um Modelle zu entwickeln, die es ermöglichen, menschliche Krankheiten zu untersuchen. Dabei betonte Dr. Socher, dass ein Tierversuch aus ethischen Gründen richtliniengemäß nicht salopp sondern nur unter Anmeldung und Begründung durchgeführt werden dürfe. Danach wurde es physikalisch: M.Sc. Fiedler stellte uns die Magnetresonanz-Bildgebung und Spektroskopie mit Bezug zu dem im DKFZ stehenden 7-Tesla MRT- Gerät – davon gibt es lediglich 40 weltweit – vor.
Herkömmliche klinische MRT-Geräte haben 1,5 oder 3 Tesla. Das nun stärkere Magnetfeld ermöglicht, nicht nur Wasserstoff-, sondern auch Sauerstoff-, Natrium-, Phosphor- und Kohlenstoffatome sichtbar zu machen.
Nach dem Mittagessen lernten wir den Krebsinformations-Dienst unter Führung von Dr. Krieghoff-Henning kennen. Hierbei handelt es sich um ein Institut, in dem rund 100 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter Fachleuten, interessierten Bürgerinnen und Bürgern sowie insbesondere Krebspatienten und deren Angehörigen telefonisch, per Mail und mit ihrem informativen Internetauftritt alle Fragen zum Thema Krebs beantworten. Egal ob das Thema Prävention, Diagnose, Risiko o.Ä. ist, die riesige Datenbank mit aktuellen Informationen stellt das Wissen zusammen.
Im Anschluss lernten wir die sportmedizinische Abteilung kennen: Dr. Wiskemann und sein Team betreuen therapierte Krebspatienten sportlich. Unter der Annahme, dass Sport eine Rückkehr der Krankheit verringere, erstellen sie Trainingspläne, um die Teilnehmer auch für ihren Lebensalltag wieder fit zu machen.
Am letzten Tag besuchten wir Dr. Richter, Abteilungsleiter, Core Facility Elektronenmikroskopie. Das Erstellen eines Präparates für eine elektronenmikroskopische Untersuchung ist durchaus aufwendig: Das Präparat muss trocken und stabil, gleichzeitig aber so dünn sein, wie wenn man eine Zelle in 100 Scheiben schneidet. Das Elektronenmikroskop ermöglicht dann bei einer guten Probe eine Betrachtung auf molekularer Ebene. In unserem Fall analysierten wir Viren- und Schienbein-Zellen. Zum Abschluss besuchten wir Dr. Hoheisel, Abteilungsleiter funktionelle Genomanalyse, der uns besonders einen Einblick in den Alltag des „Koordinators“ von Forschungslaboren gab. Insgesamt wurde uns mit diesem Projekt eine faszinierende und unvergessliche Zeit am DKFZ in Heidelberg ermöglicht und wir konnten sowohl selbst mit der Pipette als auch in Gesprächen und beim Erkunden anderer Abteilungen einen Einblick in naturwissenschaftliches Arbeiten und Forschen gewinnen.
Matthias Henn und Tom Fischer, Q4