Langener Nachwuchswissenschaftspreis 2022

• Auszeichnung dreier Wissenschaftlerinnen bzw. Wissenschaftler für innovative Forschung am Paul-Ehrlich-Institut
• Erster Platz: Entwicklung eines Modellsystems für den Vergleich der Wirkweise von Adjuvanzien auf die angeborene und erworbene Immunantwort
• Zweiter Platz: Antivirale Behandlung von Masern als Ergänzung der Impfstrategie
• Dritter Platz: Verbesserte Charakterisierung von CAR-T-Zellen – neue Technologie am Paul-Ehrlich-Institut etabliert

Zum elften Mal haben das Paul-Ehrlich-Institut und der Verein zur Förderung des Langener Wissenschaftspreises den Langener Nachwuchswissenschaftspreis verliehen. Den ersten Preis erhält Dr. Laura Roßmann (31) für Ihre Forschungsarbeiten zu Wirkverstärkern von Impfstoffen – sogenannten Adjuvanzien. Den zweiten Preis erhält Kevin Wittwer (28) für seine Forschungen zur Behandlung von Masernvirusinfektionen und der dritte Preis geht an Theofilos Filippos Charitidis (29) für seine Arbeiten zu den sogenannten CAR-T-Zellen. Mit den Preisen werden herausragende Forschungsarbeiten gewürdigt, die zu Erstautor(in)-Publikationen in einer anerkannten Fachzeitschrift geführt haben.

Die Preisträgerin und die Preisträger erhielten am 08.04.2022 ihre Urkunden und Glückwünsche vom Vorsitzenden des Vereins zur Förderung des Langener Wissenschaftspreises, Prof. Johannes Löwer, von Sandra Schmitt, Sparkasse Langen-Seligenstadt und dem Präsidenten des Paul-Ehrlich-Instituts Prof. Klaus Cichutek. Bürgermeister Prof. Jan Werner übersandte Glückwünsche der Stadt: "Wir freuen uns, mit dem Nachwuchswissenschaftspreis junge und talentierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zu fördern. Wir sind stolz darauf, dass sich Langen als Standort für Forschung und Lehre präsentiert und ich bedanke mich bei der Sparkasse Langen-Seligenstadt, dass sie erneut diesen wichtigen Preis finanziert hat."

Die hochkarätige Forschung am Paul-Ehrlich-Institut ist fester Bestandteil der Aktivitäten des Bundesinstituts für Impfstoffe und biomedizinische Arzneimittel. "Biomedizinische Arzneimittel sind komplex und setzen aktuelles wissenschaftliches Knowhow voraus. Durch eigene Forschung finden wir Ideen für neue Arzneimittelkonzepte und halten unsere wissenschaftliche Expertise auf dem aktuellen Stand", erklärte Institutspräsident Cichutek.

Wirkverstärker in Impfstoffen – Wirkweisen im Vergleich

Der erste Preis ging an Dr. Laura Roßmann für ihre Erstautorinnen-Publikation "Distinct single-component adjuvants steer human DC-mediated T-cell polarization via Toll-/like receptor signaling toward a potent antiviral immune response". In ihrem vom Bundesministerium für Gesundheit (BMG) geförderten Projekt testete Frau Dr. Roßmann zehn verschiedene Adjuvanzien. Dabei handelt es sich um Wirkverstärker, die in Impfstoffen dazu dienen, die Immunantwort zu verstärken und so zu einem wirksamen Schutz gegen Krankheitserreger beizutragen. Für den Vergleich der Wirkweise der Adjuvanzien auf die angeborene und erworbene Immunantwort wurde ein Modellsystem aus menschlichen Immunzellen etabliert, die zuvor aus Blutspenden isoliert wurden. Konkret wurden die Untersuchungen an kultivierten dendritischen Zellen, die eine zentrale Rolle bei der Einleitung der Immunantwort spielen, und an Kokulturen von dendritischen Zellen und Lymphozyten (weiße Blutkörperchen: B-, T- und NK-Zellen) vorgenommen. Die Adjuvanzien stimulierten die Immunzellen unterschiedlich stark und wiesen hierbei ein individuelles Wirkprofil auf. Das Verständnis der Wirkungsweise von Adjuvanzien auf Zellen des angeborenen und erworbenen Immunsystems ist u.a. wichtig für die Einschätzung der Breite der Immunantwort und die Dauer des Immunschutzes sowie das Risiko unerwünschter Immunreaktionen. Die Forschungsarbeiten sind auch bedeutsam für die regulatorische Arbeit des Paul-Ehrlich-Instituts und für die Entwicklung neuer Impfstoffe im Hinblick auf zukünftige Pandemien.

Masern antiviral behandeln – ein Weg zur Ergänzung der Impfstrategie

Kevin Wittwer erhielt den zweiten Preis für seine Erstautor-Publikation "Small-molecule polymerase inhibitor protects non-human primates from measles and reduces shedding", in der er sich mit der antiviralen Wirksamkeit eines Wirkstoffes gegen Masern befasst hat. Die Weltgesundheitsorganisation hatte schon vor über 20 Jahren das Ziel, die Masern auszurotten, aber trotz der Verfügbarkeit sicherer und wirksamer Impfstoffe konnte dies wegen zu geringer Impfquoten bisher nicht erreicht werden. Zwar ist die Impfung die wichtigste Methode zur Ausrottung von Masernviren, doch können bestimmte Personengruppen nicht geimpft werden, wie zum Beispiel immungeschwächte Menschen. Daher sind geeignete Therapien dringend notwendig, um die teilweise schweren Krankheitsverläufe zu verhindern. Der untersuchte Wirkstoff ERDRP-0519 hemmt ein für die Vervielfältigung der genetischen Information des Masernvirus wichtiges Enzym (RNA-abhängige RNA-Polymerase) und damit die Virusvermehrung. Die Untersuchungen führte Wittwer an Totenkopfäffchen durch. Diese entwickeln während einer Maserninfektion Symptome, die der Symptomatik bei Menschen sehr ähneln. Hierbei wurden eine prophylaktische und zwei therapeutische Behandlungsoptionen geprüft. Während die prophylaktische Behandlung die Krankheitssymptome vollständig verhinderte, reduzierte die therapeutische Behandlung, die entweder drei oder sieben Tage nach der Infektion begann, erheblich das Fortschreiten der Krankheit und die Viruslast in Blutzellen und Rachenabstrichen. Die Studie zeigt, dass ERDRP-0519 als Ergänzung einer Impfstrategie eingesetzt werden und einen wichtigen Beitrag zur Bekämpfung der Masern leisten könnte.

Bessere Charakterisierung von CAR-T-Zellen

Der dritte Preisträger ist Theofilos Filippos Charitidis für seine Erstautor-Publikation mit dem Titel "Monitoring CAR T cell generation with a CD8-targeted lentiviral vector by single-cell transcriptomics". Bei CAR-T-Zellen handelt es sich um Immunzellen (T-Zellen) von Krebspatienten, die außerhalb des Körpers mittels Gentransfer mit einem sogenannten chimären Antigenrezeptor (CAR) versehen werden. Mit Hilfe dieses CAR erkennen die Immunzellen nun die Krebszellen und töten sie ab. Naturgemäß enthalten die CAR-T-Zellen funktionell unterschiedliche Immunzellarten. So sind in den aus Patientenblut aufgereinigten T-Zellen nicht nur die klassischen Subtypen regulatorischer und zytotoxischer T-Zellen enthalten, sondern abhängig vom Differenzierungs- und Aktivierungsstatus auch jeweils mehr oder weniger naive Subtypen. Weitere Heterogenität wird durch den CAR-Gentransfer vermittelt, der nicht alle Zellen trifft und zudem zu mehr oder weniger starker CAR-Expression führen kann. In der prämierten Arbeit zeigt Charitidis, dass mit der sogenannten Einzelzell-basierten Transkriptomanalyse solche heterogenen Arzneimittel wie CAR-T-Zellen besser charakterisiert werden können als bisher. Charitidis hat hierzu den gesamten Ablauf dieser Technologie beginnend bei der Erzeugung der CAR-T-Zellen über die Generierung der Einzelzell-RNA-Bibliothek bis hin zur bioinformatischen Auswertung der umfangreichen Daten erstmals am Paul-Ehrlich-Institut etabliert. Neben wichtigen Erkenntnissen zur methodischen und analytischen Vorgehensweise liefert die Arbeit zudem erste Antworten auf die Frage, warum manche Zellen innerhalb einer Kultur sehr effizient, andere dagegen gar nicht per Gentransfer modifiziert werden.

Originalpublikationen

Rossmann L, Bagola K, Stephen T, Gerards AL, Walber B, Ullrich A, Schülke S, Kamp C, Spreitzer I, Hasan M, David-Watine B, Shorte S, Bastian M, van Zandbergen G (2021): Distinct single component adjuvants steer 1 human DC-mediated T cell polarization via Toll-like receptor signaling towards a potent antiviral immune response.
Proc Natl Acad Sci U S A 118: e2103651118.
Online-Abstract

Wittwer K, Anderson DE, Pfeffermann K, Cox RM, Wolf JD, Santibanez S, Mankertz A, Plesker R, Sticher ZM, Kolkykhalov AA, Natchus MG, Pfaller CK, Plemper RK, von Messling V (2021): Small-Mole 1 cule Polymerase Inhibitor Protects Non-Human Primates from 2 Measles and Reduces Shedding.
Nat Commun 12: 5233.
Text

Charitidis FT, Adabi E, Thalheimer FB, Clarke C, Buchholz CJ (2021): Monitoring CAR T cell generation with a CD8-targeted lentiviral vector by single-cell transcriptomics.
Mol Ther Methods 23: 359-369.
Online-Abstract