Der Grenzenverschieber

Vor gerade einmal 18 Jahren entschlüsselten Genforscher den Bauplan des Lebens. Heute entwickeln sie Krebstherapien und wollen Erbkrankheiten heilen. Das Zeitalter der personalisierten Medizin rückt aus dem Bereich der Science-Fiction in die Nähe des Möglichen, sagt der von der Dieter Schwarz Stiftung unterstützte Genetiker Lars Steinmetz.

Im Labor von Lars Steinmetz und seinem Team am Forschungsinstitut EMBL (Europäisches Laboratorium für Molekularbiologie) in Heidelberg hängt zwischen Schränken voller Reagenzgläser und Petrischalen eine Bildmontage. Sicher nicht ganz ernst gemeint, verrät sie doch einiges darüber, mit welchem Blick das Team auf seinen Chef schaut: Zu sehen ist eine Truppe von Superhelden aus einem Comic-Universum. Auf die Gesichter hat jemand die Fotos der Mitarbeitenden montiert. Vorneweg eilt Batman alias Steinmetz mit einem jungenhaften Lächeln im Gesicht, breiter Stirn und rotblonden Locken auf dem Kopf. Seinem Team ruft er zu, er habe eine neue Idee für ein Projekt, eine weitere Studie, ein Startup und er dürfe morgen seine eigene Hochzeit nicht vergessen.

Man müsste schon Superkräfte haben, um mit Steinmetz mitzuhalten, könnte eine der Lehren lauten. Auf die Bildmontage angesprochen, zeigt Lars Steinmetz dasselbe Lachen wie auf dem Bild. Er hatte vor einigen Monaten das Team nach Seefeld zu seiner Hochzeit eingeladen. Darauf habe jemand das witzige Foto aufgehängt. „Und ja, die Zeit ist knapp“, schiebt er hinterher.

In gewissem Sinne sind Genetikerinnen und Genetiker tatsächlich so etwas wie Superwissenschaftlerinnen bzw. -wissenschaftler unserer Generation. Forschende aus China und den USA ermittelten innerhalb weniger Tage die Gensequenz von Sars-CoV-2, die zum Impfstoff gegen das Virus führte. Genforscher sind es auch, die sich ernsthaft aufs Revers geschrieben haben, Krankheiten wie Krebs oder Alzheimer in den kommenden Jahrzehnten zu besiegen oder zumindest doch einzudämmen. Von der großen Mehrheit der Menschen unbemerkt, vollziehen sich in den Lebenswissenschaften gerade so grundlegende Veränderungen wie die nach der Erfindung des Mikroskops.

Von einem Paradigmenwechsel sprechen Historikerinnen und Historiker, wenn Techniken oder Errungenschaften in der Wissenschaft die Grenzen des Möglichen neu einzäunen. In der Genforschung spricht man ungekünstelt von gleich zwei Ereignissen, die die Wissenschaft zuletzt umgekrempelt haben: die Sequenzierung des Genoms, die Entschlüsselung einer Art Bauplan des menschlichen
Lebens im Jahr 2003. Und die Entdeckung der Techniken, die Genetik zum Wohle des Menschen zu nutzen.

Den ersten Paradigmenwechsel erlebte Steinmetz als Lehrling und Doktorand in Stanford. Damals verbrachte er monatelang im Labor mit einer Bäckerhefe, einem in sich perfekten, im Verhältnis zum Menschen aber recht simplen Organismus. 6.000 Gene stecken in einer Hefezelle, 22.000 sind es im menschlichen Körper. Mit den damaligen Verfahren der Gensequenzierung versuchte Steinmetz, hinter die Geheimnisse der sperrigen Buchstabenkombinationen der DNA zu gelangen, um so auch die Bauanleitung im menschlichen Körper besser zu verstehen. Warum teilen sich Zellen, welche Auswirkungen haben genetische Unterschiede?

Die großen Fragen nach dem Leben, gepfercht im Genknäuel einer kleinen Hefezelle.

Es sind noch immer diese oder ähnliche Fragen, die den Forscher umtreiben. Auch wenn, wie er es ausdrückt, nun deutlich mehr Details auf der Landkarte sichtbar werden. Und statt auf Hefe blickt er auf das Genom komplexerer Lebewesen. „Vor 15 Jahren kostete die Sequenzierung eines menschlichen Genoms eine Milliarde Dollar, heute sind es noch 400 Dollar. Ein unglaublicher Unterschied“, sagt
Steinmetz. Der Preisverfall verdeutlicht, welch einen Sprung die neuen Technologien für die Wissenschaft ermöglicht haben. Steinmetz spricht von einer „Revolution“, die sich gerade vollzieht. Als eine ihrer prägenden Figuren marschiert er vornweg: als reisender Grundlagenforscher zwischen den USA und Europa. Als Unternehmer, der Ideen in konkrete Anwendungen gegen Krankheiten umsetzt. Als Projektleiter, Lehrer, Tausendsassa. Was treibt diesen Mann an?

An einem regnerischen Morgen sitzt Lars Steinmetz in seinem Glasbüro in Heidelberg. Er spricht ruhig. Den vollen Terminkalender lässt er sich nicht anmerken. Seine Schultern hängen leicht nach vorn, die rechte Hand hat er in die linke hineingelegt. Der enge Raum wirkt karg, aufs Wesentliche beschränkt: Ein Computerbildschirm steht auf dem Tisch, daneben stapeln sich Wissensmagazine. Wenn Steinmetz aus den Fenstern blickt, schaut er auf eine Handvoll Gebäude und Wald, der sich fast bis zum Horizont erstreckt. Wie in eine Lichtung eingeschrieben liegt das Europäische Laboratorium für Molekularbiologie (EMBL). Das Heidelberger Schloss ist nur eine Spazierstunde entfernt und doch gelten hier andere Gesetze: Die Angestellten des Laboratoriums genießen weitestgehend rechtliche Immunität, Englisch ist Amtssprache im ansonsten vielsprachigen Babylon, so haben es die über 25 meist europäischen Gründerstaaten bestimmt. Ein Erfolgsmodell ist das Institut allemal: Allein zwei Nobelpreisträger hat die Einrichtung in den vergangenen 30 Jahren hervorgebracht.

„Neues entsteht durch Impulse von außen und Gespräche mit anderen“

Eine Umgebung wie gemacht für Weltenbürger. 2015 gründete Steinmetz die Initiative „Life Science Alliance“ mit dem Ziel, biomedizinische Forschung voranzutreiben. Dazu kooperiert das EMBL mit der Stanford University, einem Spitzenforschungsinstitut auf der anderen Seite des Atlantiks und nicht minder global ausgerichtet. Wer auf dem Campus in Kalifornien umherstreift,
hört Menschen aus unterschiedlichen Teilen der Erde. Steinmetz selbst pendelt zwischen den Kontinenten. 50 Prozent seiner Arbeitszeit verbringt er in Heidelberg, wo er eine Wohnung mietet. Den Rest in Kalifornien mit seiner Frau. Aus seinem Büro in Stanford sieht er jahrhundertealte Pforten und einen großzügigen Platz, der Entstehungsort sicherlich nicht weniger Gedankenblitze. Das EMBL und die Stanford University teilen sich Technologien, Wissen und Personal. So seien die Fortschritte möglich, die für eine Institution alleine unerreichbar wären, findet Steinmetz.

Seit knapp zwei Jahren wird die Life Science Alliance von der Dieter Schwarz Stiftung unterstützt. Vor allem die verschiedenen räumlichen und kulturellen Zugänge zur Forschung machen das Projekt einzigartig. „Neues entsteht durch Impulse von außen und Gespräche mit anderen“, sagt der 46-Jährige überzeugt. Regelmäßige Teilnahmen an Konferenzen und wechselnde Teamkonstellationen gehören zur DNA der Initiative. Innerhalb der Alliance gibt es verschiedene Austauschprogramme und Postdoktoranden-Fellowships, das Highlight des Projekts. Drei Jahre lang forschen junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an ihrer eigenen Idee: zwei am EMBL, für ein Jahr geht es an die renommierte Stanford-Universität. So festigen sie ihr Netzwerk und profitieren von den Vorteilen der jeweiligen Standorte.

„In Europa entwickeln sich Ideen oft aus einer umfassenden Grundlagenforschung, im Silicon Valley hingegen geht es meist um die nächste bahnbrechende Anwendung der Wissenschaft“,

sagt Steinmetz und will im nächsten Moment – da ist er ganz Wissenschaftler – die Aussage nicht pauschalisieren. Er selbst sieht sich sowieso als Kind beider Mentalitäten. Als Steinmetz vier Jahre alt ist, verlassen die Eltern seine Geburtsstadt München und ziehen an die Westküste der USA. Sein Vater war Immunologe und Genforscher, arbeitete an verschiedenen Hochschulen und in Unternehmen. Drei Jahre später geht die Familie nach Basel in die Schweiz, dann nach New Jersey in Amerikas Osten. Die häufige Luftveränderung scheint
Steinmetz schon damals zu gefallen. Er erinnert sich an einen Besuch im Labor seines Vaters, von dem er mit einem leicht amerikanischen Akzent erzählt. Die Sekretärin fragte, was der Kleine einmal werden wolle, und dieser antwortete unverfroren: Wissenschaftler wie der Vater.

„Ich habe mich schon früh für Krankheiten interessiert, die man nicht heilen kann“,

sagt Steinmetz. Es reizt ihn, die Grenzen des Möglichen zu verschieben. Krebs oder sogenannte „seltene Krankheiten“, von denen knapp 7.000 verschiedene bekannt sind und die etwa fünf von 1.000 Menschen1 befallen, stehen auf seiner Agenda. Ihnen gemein sind Genmutationen im Erbgut, kleine Fehler im Genom, die oft von Ärzten nicht diagnostiziert werden und sich folgenschwer auf das Leben der Betroffenen auswirken. Steinmetz erzählt von einer Gruppe Kindern, die als „Kinder ohne Tränen“ bekannt wurden, weil sich bei ihnen keine Tränenflüssigkeit bildet. Der Auslöser ist ein defizientes Gen namens NGLY1, an dem er schon länger forscht. Der Defekt verhindert in den Zellen der Kinder die Bildung eines bestimmten Enzyms, das Eiweiße aus der Zelle entsorgt. Weil das Protein fehlt, sammeln sich die Stoffe in der Leber oder im Gehirn an und schädigen die Organe.

Bis zur Aufschlüsselung der DNA waren Genkrankheiten wie ein Buch mit vielen Siegeln. Jetzt, da Gensequenzierungen für Labore erschwinglich werden und Forschende immer bessere Werkzeuge in die Hände bekommen, sind die Texte lesbar. Drei Milliarden Zeichen sind es, ein zehn Meter hoher Stapel, wenn man das menschliche Genom auf Seiten druckt. Eine heikle Aufgabe, darin einen
Buchstabendreher auszumachen, der Krankheiten auslöst. In Steinmetz’ Team arbeiten deshalb schon seit Jahren genauso viele Biologen wie Bioinformatiker, die Programme schreiben, um die unfassbare Menge an Daten mit künstlicher Intelligenz auszulesen. Die Hälfte seines Teams forscht in Heidelberg, die andere in Kalifornien. Das führt aufgrund der Zeitverschiebung schon mal zu unorthodoxen Arbeitsmethoden, wenn sich die Gruppe um 17 Uhr in Deutschland und 8 Uhr in Kalifornien zur Videokonferenz verabredet.

Mit der Methode Crispr-Cas9, einer Genschere, können dann einzelne Fehler im Erbgut korrigiert werden. „Wir haben schon heute die Mittel, um Mutationen zu erfassen und sie zu verändern. Was uns fehlt, ist das Wissen über die Zusammenhänge“, sagt der Forscher. So gibt es beispielsweise auch heute keine Therapie, um den Defekt von NGLY1 zu beseitigen. Zu unerforscht ist bislang das Zusammenwirken von Genen und Umwelteinflüssen. Auch wenn bereits die Gewissheit über die Ursache der Krankheit viele Betroffene erleichtere.

Steinmetz geht davon aus, dass es schon bald möglich sein wird, den meisten der vererbbaren Genkrankheiten entgegenzuwirken. Diese Vision einer personalisierten Medizin, bei der Ärzte Betroffene gemäß deren individueller Genetik behandeln, würde dann aus dem Bereich der Science-Fiction in die Nähe des Möglichen rücken.

Es sind aber nicht die Gene alleine, die entscheiden. Genauso wichtig: körperliche Voraussetzungen, Schlaf, Stress und die Reaktion auf Umwelteinflüsse. Was für Menschen gut sei, könne man nicht verallgemeinern, sagt Steinmetz. Für ihn selbst sei es vor allem Sport. In den USA steigt er zwei bis drei Mal in der Woche ins Wasser, kurvt unter der kalifornischen Sonne mit dem Surfbrett auf dem Pazifik. In Heidelberg besteigt er mit dem Fahrrad die Berge. Vor einigen Jahren überquerten er und sein Team jeden Sommer die Alpen. „Für mich ist der Sport extrem wichtig und hält mich mental fit. Für andere ist es vielleicht eher die Ernährung“, sagt er.

„Es geht nicht darum, jede Krankheit zu heilen“, sagt Steinmetz. Wichtiger sei es, körperliche Veränderungen früh zu erkennen, damit Menschen länger gesund blieben.

Um das Zusammenspiel von Genen und Einflüssen besser zu erfassen, könnten in Zukunft mehr Daten aus dem Alltag helfen. Zusammen mit seinem Team entwickelt Steinmetz zum Beispiel ein Armband, das Proteine im Schweiß analysiert und die Daten in Echtzeit vergleicht. Auf Basis der Genetik eines Benutzers könnte so ein persönliches Frühwarnsystem entstehen. Ein anderes Projekt findet in Zusammenarbeit mit der Dualen Hochschule in Heilbronn statt. In einem neu gegründeten Netzwerk wollen Forschende aus der Biologie, den Ernährungswissenschaften und technische Fachkräfte das Thema einer personalisierten Ernährung angehen. Auch hier könnte eine App Hinweise liefern, welche Lebensmittel eine Person besser verträgt und auf welche Produkte die Person aufgrund ihrer Gene vielleicht eher verzichten sollte.

Der Drang nach Ergebnissen, eine Macherqualität, die sonst häufig Gründende auszeichnet, unterscheidet Steinmetz von vielen seiner Kollegen. Drei Unternehmen hat er bereits aus der Taufe gehoben. Bei Sophia Genetics, einer Datenfirma mit mehr als 500 Beschäftigten, ist er noch als Berater tätig. Andere leitet er auch operativ neben der Forschertätigkeit. In der Wissenschaft endet der Weg, sobald ein Bericht publiziert sei, erzählt er. Dann hoffe man, dass andere das Papier aufgreifen. „Wenn man die Entdeckung zu den Menschen bringen will“, sagt Steinmetz, „dann muss man manchmal selbst die Forschung verkaufen und vermarkten.“

Mit dem Image des Wissenschaftlers als „Genie“ kann er wenig anfangen. „Jeder in der Gesellschaft ist ersetzbar. Wenn ich die Arbeit nicht mache, dann erledigt sie jemand anders“, findet er. Worin sich Individuen aber doch unterscheiden: Sie könnten Prozesse beschleunigen. Darin sieht der Forscher seine Aufgabe. „Es kann sein, dass eine Therapie erst in zehn Jahren zugänglich ist, aber ich könnte es schon morgen schaffen. Das finde ich spannend.“

Einige Tage nach dem Gespräch in Heidelberg schickt Steinmetz noch einen Satz per Mail, der ihm besonders wertvoll sei. Es ist die Inschrift über dem Siegel der Stanford-Universität. Zu sehen ist ein junger kalifornischer Redwood-Baum, der zwischen Hügeln in die Höhe rankt, darüber die Inschrift auf Deutsch: „Die Luft der Freiheit weht“. „Diese Worte beinhalten für mich die Aspekte der Innovation und Freiheit“, schreibt Steinmetz in der Nachricht. Es seien wichtige Teile des täglichen Lebens für ihn.

Das Stanford-Zitat stammt vom Humanisten Ulrich von Hutten, der im 16. Jahrhundert Martin Luther verteidigte und den Machtmissbrauch der katholischen Kirche anprangerte. Von Hutten dichtete die Zeilen in der Erwartung einer neuen Epoche.

„Die Luft der Freiheit weht“

könnte auch die Losung der Genetikerinnen und Genetiker heißen, mit der Forscher wie Steinmetz die massiven Veränderungen der Medizin vorantreiben – und damit doch irgendwie als Superhelden der Neuzeit gelten.