Das Licht am Ende der Zelle - Stephanie Kainrath ist jetzt bei Real Scientists DE!

Es ist uns eine außerordentliche Freude, euch unsere neue Kuratorin Stephanie Kainrath (@OptoVaris) vorzustellen. Stephanie ist Doktorandin am Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) in Klosterneuburg bei Wien. Stephanies Forschungsbereich ist ebenso jung wie spannend: in der Optogenetik wird Licht eingesetzt, um Zellen zu beeinflussen - ein Wissenschaftsgebiet, das Physik, Biologie  und Medizin miteinander kombiniert. Wir sind sehr gespannt auf den Einblick, den uns Stephanie diese Woche in diesen Bereich bieten wird.

Hier ist Stephanie in ihren eigenen Worten:

Ich war eigentlich schon als Kind begeisterte „Forscherin“. Das ist sicherlich unter Anderem meiner Großmutter zu verdanken, mit der ich in meiner Kindheit sehr viel Zeit verbracht habe, und die mir geduldig all meine Fragen zu Pflanzen und Tieren in Garten und Wald beantwortete. Und wenn sie das mal nicht konnte, dann haben wir gemeinsam in Lexika und Sachbüchern nachgeschlagen. Damals begann meine große Faszination für Insekten, vor Allem Schmetterlinge, deren Raupen ich gesammelt und aufgezogen habe, um die Metamorphose zu beobachten. Dieser Prozess hat mich jahrelang zutiefst fasziniert und ich habe als Kind dann versucht, herauszufinden wie das überhaupt funktioniert, lange bevor ich überhaupt wusste, was Zellen und Moleküle sind. Erklärungen durch Erwachsene und diverse Schul- und Sachbücher empfand ich als höchst unbefriedigend, weil sie immer zu vage, zu oberflächlich blieben. Im Laufe der Zeit hat sich so aber jedenfalls immer mehr herauskristallisiert, dass ich einfach wissen will „wie“ Dinge funktionieren, und zwar in einem sehr, sehr kleinen Maßstab. Dennoch – oder vielleicht auch deswegen - hab ich nach der Matura (Abi) zuerst begonnen, Physik zu studieren. Vielleicht auch nicht ganz unbeeinflusst durch meine Lieblings-Buchserie „His Dark Materials“ von Philip Pullman. Aber nach einem Jahr Physikstudium in Wien habe ich gemerkt, dass es doch nicht das richtige für mich ist – langfristig bereitete es mir zu viel philosophisches Kopfzerbrechen und lange schlaflose Nächte, mich mit den unendlichen Weiten des Universums oder der so unfassbar kleinen Welt der Quantenphysik zu beschäftigen. Daher habe ich mich einem kleinen, aber nicht subatomar-winzigen Aspekt der Naturwissenschaften zugewandt – der Molekularbiologie, und mein Studium gewechselt. Für mich war sofort klar, wenn ich etwas „biologisches“ mache, dann was in Richtung Medizin, speziell Krebsforschung hat mich interessiert, da ich einige Erkrankungen in meinem Umfeld und meiner Familie miterlebt habe und diese Krankheit besser verstehen wollte. Mittlerweile bin ich PhD Student und habe somit erfolgreich meine Lieblingsbeschäftigungen – Fragen stellen, Neues lernen, kreativ sein und Probleme lösen – zu meinem momentanen Beruf gemacht.

Im Studium habe ich sämtliche Zellsignalwege leidenschaftlich gehasst, da es nur um stupides Auswendiglernen von Abbildungen und Abkürzungen ging (ich sage nur MAP-Kinase-Kinase-Kinase und ähnlich großartige Namen). Ich wollte am Liebsten möglichst wenig damit zu tun haben, aber es kommt ja meistens anders als man denkt. 2014 entdeckte ich ein spannendes Paper, wo Forscher einen Zellsignalweg so verändert haben, dass man ihn mit Licht kontrollieren konnte. Säugetierzellen die auf Licht reagieren, so wie man es sonst nur von Pflanzen oder Bakterien kennt? Prozesse die bei Krebs eine Rolle spielen, wie Wachstum und Migration, mit Licht zu steuern und erforschen? Das ganze Prinzip hat mich zutiefst fasziniert. Und durch Zufall entdeckte ich zwei Wochen später eine Ausschreibung für eine Masterstelle für ein Kollaborationsprojekt genau jener zwei Gruppen, von denen das Paper stammte. Also habe ich mein Glück versucht, mich beworben und bin schließlich in der Arbeitsgruppe „Synthetische Physiologie“ am IST Austria gelandet.

Beim Einlesen in die Literatur zu meinem Thema bemerkte ich sofort, dass es - wenig überraschend - viel einfacher ist, sich all die Signalwege zu merken, wenn man auch die Hintergründe und Zusammenhänge dazu hat. Dazu hat im Studium in den Vorlesungen die Zeit nicht gereicht, und auch Lehrbücher waren meist nur unbefriedigende Zusammenfassungen und nicht in der Lage ein „Bigger Picture“ zu vermitteln. Erst durch Eintauchen in die Primärliteratur konnte ich wirklich wertschätzen, wie faszinierend und komplex die Kommunikation zwischen und innerhalb von Zellen ist. Gleichzeitig beschäftigte ich mich mit Fragen aus der Physik – eben der Optik, und den Wechselwirkungen zwischen Licht und biologischen Systemen. Und so hat mich der Zufall genau da hin geführt, wo ich am Besten aufgehoben bin: eine Schnittstelle zwischen Physik, Molekularbiologie und Medizin, jener drei Bereiche die mich eigentlich immer schon am Meisten interessiert haben.

Einer der Aspekte an meiner Arbeit im Allgemeinen und meinem Arbeitsplatz im speziellen, den ich am allermeisten schätze, ist die Freiheit, einfach nur „ich“ zu sein und keine Vorschriften über mein Aussehen oder meine Kleidung gemacht zu bekommen. Ich habe seit ein paar Jahren immer wieder mal eher ausgefallene Haarfarben, die sogar ein bisschen zu meinem Erkennungsmerkmal geworden sind. Aber dazu gibt es eine eigene Geschichte, die ich im Laufe der Woche noch erzählen will :-)

Ich beschäftige mich mit der Entwicklung und Anwendung von Methoden, Zellsignale durch Licht zu manipulieren, um sie besser zu verstehen. Optogenetik bedeutet im Prinzip, dass man mit Gentechnik bestimmte Komponenten in Zellen umbaut oder ersetzt, so dass diese fortan auf sichtbares Licht reagieren. Der große Vorteil von Licht ist, dass man es mit hoher zeitlicher und räumlicher Präzision anwenden kann – man denke dabei an einen Laserpointer, den man durch einen Knopfdruck ein- oder ausschalten, und sehr präzise auf ein Ziel richten kann, und stelle sich nun vor, dass man so zum Beispiel in einem komplexen Gewebe nur eine einzelne Zelle für einen kurzen Moment aktiviert, und den Effekt auf die umliegenden Zellen beobachtet. Mit konventionellen (pharmakologischen) Methoden ist das nicht möglich. In den Neurowissenschaften kann man so zum Beispiel einzelne Nervenzellen so umbauen, dass man sie mit Licht aktivieren oder inhibieren kann, was unter Anderem dabei hilft die Aufgaben bestimmter Areale im Gehirn zu erforschen, und wie diese miteinander vernetzt sind. Der Bereich der Optogenetik, in den meine Arbeit fällt,  wird manchmal mit dem Zusatz „Non-neuronal“ bezeichnet, um sich von diesem großen (und bekannteren) Feld abzugrenzen. Wir beschäftigen uns nicht mit der Kommunikation zwischen Nervenzellen, sondern allen möglichen anderen Zelltypen, oder aber auch innerhalb der Zelle selbst.

Besonders interessant ist das natürlich unter dem Aspekt dass Krebszellen grundsätzlich dieselben Signalwege wie gesunde Zellen verwenden. Degenerative Erkrankungen resultieren auch oft aus einem Ungleichgewicht zwischen verschiedenen Zellsignalen. Zu verstehen, wie diese komplexen Kommunikationsnetzwerke zwischen Zellen und ihrer Umwelt, und innerhalb der Zelle selbst, funktionieren, kann uns also auch dabei helfen die molekularen Ursachen von Krankheiten besser zu verstehen und neue Therapieansätze zu finden. Ein kürzlich abgeschlossenes Projekt dass ich während meines Masterpraktikums begonnen habe, habe ich hier in einem Interview noch ein wenig genauer erklärt.

Kurz gesagt: Meine Arbeit ist in einem sehr neuen, hochaktuellen Forschungsfeld, das unheimlich viele interessante und interdisziplinäre Berührungspunkte hat, und gleichzeitig einen guten Einblick in die Grundlagen der Zellbiologie bietet. Genau das hoffe ich während meiner Zeit als Kurator für Real Scientists DE auf Twitter auch zu vermitteln :-) Mir persönlich ist es sehr wichtig, dass die Leute verstehen, was im Forschungsalltag ganz allgemein so vor sich geht. Ich merke das vor Allem bei der Kommunikation mit meiner Familie und Bekannten, die fast ausschließlich aus nicht-wissenschaftlichen, nicht-medizinischen Berufen kommen. Abgesehen davon, dass es für sie schwer vorstellbar ist, was ich im Alltag so mache, ist es manchmal auch schwer zu verstehen „warum“. Wobei ich ja durch meinen Bezug zur Krebsforschung (Buzzword!) auch da ein bisschen einen Vorteil habe. Aber mein Feld hat ja auch Berührungspunkte mit Entwicklungsbiologie und anderen Disziplinen der Grundlagenforschung. Und all diese Arbeit, deren „Sinn“ oder „Ziel“ oft nicht so direkt ersichtlich ist, wird ja Großteils von Steuergeldern finanziert. Mir ist es enorm wichtig, dass die Leute verstehen, warum wir diese Arbeit machen und warum sie wichtig ist, und dass wir nicht einfach in unserem „Elfenbeinturm“ Steuergeld verbrennen.

Was Wissenschaftskommunikation betrifft, beschäftige ich mich mal hier, mal da, mit verschiedenen Ansätzen, Formaten und Medien. Zum Beispiel habe ich vor zwei Jahren beim von Florian Freistätter (Astrodicticum Simplex) ausgerufenen Scienceblogs-Schreibwettbewerb mitgemacht (Link). Letztes Jahr habe ich mich zum ersten Mal an Wissenschaftskommunikation mit Kindern versucht, als ich beim „Sommercampus“ vor Kindern im Volkschulalter als „Rolemodel in Science“ dienen durfte. Wir haben am Institut auch so eine interne, interdisziplinäre Seminarreihe, bei der ich letzten Herbst mein Projekt vor einem gemischten Publikum vorgestellt habe und versucht habe, es auch Nicht-Biologen verständlich zu machen. Und zuletzt habe ich eben meinen Twitter-Account gestartet, um wieder ein bisschen aktiver Wissenschaftskommunikation zu betreiben. Einen Blog zu starten und regelmäßig zu schreiben ist eine Idee, die mir immer wieder mal im Kopf herum spukt. Mein persönliches Ziel in dieser Woche ist es auch definitiv, ein bisschen Feedback einzuholen was an meiner Arbeit und meinem Feld die Leute (vor Allem Nicht-Wissenschaftler) interessieren könnte, und worüber ich vielleicht in Zukunft in so einem Format schreiben könnte. Die größte Herausforderung für mich ist dabei, dass mein Studium fast komplett auf Englisch war, und ich auch im Arbeitsalltag nur Englisch spreche. Wissenschaftskommunikation auf Deutsch ist daher nochmal eine eigene Hürde für mich, aber ich freue mich auf die Herausforderung!

An unserem Institut habe ich dieses Jahr das „Young Scientist Symposium“ mitorganisiert. Da wir ein Multi-Disziplinäres Institut sind (derzeit sind Computerwissenschaften, Mathematik, Physik, Neurowissenschaften und Biologie hier vertreten), stehen wir dabei jedes Jahr vor der interessanten Herausforderung,  zunächst ein Thema zu finden, das alle Disziplinen anspricht, und dann Sprecher zu finden, die nicht nur zum Thema passen,  sondern im Idealfall auch ihre Forschungsinhalte so vermitteln können, dass die Leute aus den anderen Feldern es auch verstehen. Es war eine spannende Erfahrung, das Symposium auf die Beine zu stellen! Da ich mich auch hobbymäßig mit Graphic Design beschäftige, übernehme ich auch gerne das Posterdesign für derartige Veranstaltungen hier am Campus, zuletzt für ein Charity Konzert.

Ich erfülle ein sehr österreichisches Klischee, indem ich wahnsinnig gerne Wintersport betreibe - ich liebe Skifahren, Snowboarden und Eislaufen. Seit letztem Herbst habe ich nun auch wieder angefangen zu rudern (nachdem ich vor 10 Jahren Verletzungsbedingt aufgehört hatte). Eine wirklich tolle Sportart, die durch ihren Rhythmus und Eleganz des Bewegungsablaufes besticht. Mir hilft es besser als jeder andere Sport, einfach mal „abzuschalten“ und den Kopf von Sorgen und Alltag freizubekommen, gerade weil man sich sehr auf Technik, Körperhaltung und Rhythmus konzentrieren muss. Und im Gegensatz zu Laufen oder Radfahren ist es auch bei wirklich heißen Temperaturen am Wasser durchaus erträglich. Momentan versuchen wir im Verein eine Damen-8er Mannschaft aufzustellen, und ich versuche mindestens 2, besser 3 mal wöchentlich beim Training zu sein.

Sonstige Freizeitbeschäftigungen, denen ich gerne nachgehe, sind lesen oder zocken, auf Konzerte gehen, oder mich selbst kreativ austoben, durch zeichnen, schreiben oder schneidern/nähen (oder mir die Haare bunt färben, haha). Auch meine Pflanzen sehe ich als ein Hobby an – sie sind für mich ein bisschen ein „Haustier-Ersatz“.

Wie sieht dein idealer freier Tag aus?

Je nach Tagesverfassung bin ich manchmal so erledigt dass ich froh bin wenn ich ausschlafen kann, und auf dem Sofa oder vor dem PC den ganzen Tag vergammeln kann - ich kann durchaus mal einen Tag lang „Nichts“ (sinnvolles) machen und bin sehr glücklich damit. An anderen Tagen habe ich den Drang,  unheimlich produktiv zu sein – dann stehe ich früh auf, gehe Rudern, Laufen oder Radfahren, brunche auf meinem Balkon, verbringe den Nachmittag mit irgendeinem meiner zahlreichen anderen Hobbies und Abends unternehme ich etwas mit Freunden oder Familie, oder verbringe einfach nur einen gemütlichen Abend mit meinem Freund.

Bitte heißt Stephanie ganz herzlich bei Real Scientist DE willkommen!