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Herstellung eines Proteins für die Autoimmundiagnostik: Katja Ammann gewinnt den Preis für die beste Masterarbeit
Angewandte Forschung betreiben und Erfahrung in der Industrie sammeln – das waren Ziele von Katja Ammann für ihre Masterarbeit in Nanowissenschaften. Mit ihrer Arbeit bei BÜHLMANN Laboratories AG hat sie das erreicht. Zudem erhält sie 2025 den Preis für die beste Masterarbeit in Nanowissenschaften an der Universität Basel.
Begeisterung für angewandte Forschung
Wie viele andere Nano-Studierende ist Katja Ammann zum Nanowissenschafts-Studium gekommen, da sie sich nicht zwischen Chemie, Biologie und Physik entscheiden konnte und alles studieren wollte. Im Rahmen von Blockkursen und bei ihren beiden Projektarbeiten hat sie sich dann vor allem für die angewandte Pharmaforschung begeistert. Für ihre Masterarbeit wollte die junge Thurgau-erin nun auch Erfahrung in der Industrie sammeln. Zum einen da es ihr wichtig ist, einen positiven Impuls für die Gesellschaft zu geben, zum anderen um nach dem Studium bessere Chancen auf dem Arbeitsmarkt zu haben.
«Dank unserer Studienkoordinatorin Dr. Anja Car bin ich zu BÜHLMANN Laboratories AG gekommen», erzählt Katja Ammann. «Anja hatte Kontakt zu Dr. Michael Gerspach, der vor einigen Jahren auch Nanowissenschaften studiert hat, heute die Gruppe Specialty Products Development bei BÜHLMANN Laboratories AG leitet und bei uns in Basel regelmässig eine Vorlesung über angewandte Nanotechnologie in der Industrie hält. Er hat sich dafür eingesetzt, dass ich meine Masterarbeit bei BÜHLMANN Laboratories AG machen konnte. Aus einer Auswahl von Projekten habe ich mich für ein Projekt entschieden, in dem ich an einem Protein forschen konnte, das eine Rolle bei einer Autoimmunerkrankung spielt.»
Nachhaltige Herstellung des Proteins
Bei dieser Autoimmunerkrankung richtet sich die Immunreaktion des Körpers direkt gegen das Protein. Es gibt bereits einen sogenannten ELISA-Test, mit dem sich in medizinischen Laboren die Autoimmunkrankheit nachweisen lässt. Bei dem Test wird das Protein in einer Mikro-titerplatte fixiert und Patientenserum dazugegeben. Enthält das Serum Antikörper gegen das Protein, binden diese an das fixierte Protein und können so nachgewiesen werden. Das dafür benötigte Protein wird bisher aus menschlichem Gewebe isoliert. «Es wäre aber nachhaltiger, wenn wir das Protein mithilfe der sogenannten rekombinanten Proteinexpression durch Bakterien- oder Zellkulturen herstellen könnten», beschreibt Katja. «Und genau das war das Ziel meiner Arbeit.»
Katja hat zunächst die genetische Vorlage des Proteins auf DNA-Ebene so bearbeitet und manipuliert, dass es als Bauanleitung für das Protein in Säugetierzellen eingeschleust werden kann. Die so modifizierten Zellkulturen sind dann in der Lage das Protein unter standardisierten Bedingungen im Labor zu produzieren. Aus dem Überstand der Kulturen konnte Katja das biotechnologisch hergestellte Protein isolieren und in mehreren Schritten aufreinigen, da die Reinheit für den spezifischen Test äusserst wichtig ist.
Was sich einfach anhört, ist ein komplexer Prozess mit vielen Zwischenschritten, bei denen unterschiedliche Faktoren eine Rolle spielen und es zu Problemen kommen kann. Katja ist es gelungen, das Protein in Zellkulturen zu produzieren und aufzureinigen – allerdings fehlten einige an das Protein gebundene Zuckerstrukturen, die für den diagnostischen Nachweis unerlässlich sind. Trotz weiterführender Experimente konnte Katja Ammann dieses Problem nicht vollständig lösen.
Wertvolle Screening-Methode
«Allerdings ist aus Katjas Masterarbeit ein äusserst wertvolles «Nebenprodukt» hervorgegangen, das wir nach wie vor regelmässig einsetzen», bemerkt Dr. Christina Bauer, die Katja betreut hat. «Sie hat nämlich eine Screening-Methode entwickelt, mit der wir schnell und einfach testen können, ob biotechnologisch hergestellte Proteine für den diagnostischen Nachweis geeignet sind.»
Bei diesem Test können Forschende ihre Proteine in kleinem Massstab von Zellen herstellen lassen, die Zellen aufschliessen, mithilfe von Gel-Elektrophorese trennen und dann direkt mit Patientenseren inkubieren, um deren Bindung an das Protein zu untersuchen. «Dieses schnelle Screening, das auf der Western Blot-Methode beruht, erspart uns eine Menge Arbeit, da wir keine grösseren Mengen des Proteins zum Nachweis benötigen und es auch nicht aufgereinigt werden muss», erklärt Christina Bauer.
Richtige Wahl
Für Katja Ammann war es eine sehr gute Wahl, die Masterarbeit in der Industrie anzustreben: «Ich bin sowohl vom Team bei BÜHLMANN Laboratories AG wie auch von Professor Dr. Daniel Ricklin vom Department Pharmazeutische Wissenschaften an der Universität Basel bestens betreut worden», erzählt sie. «Ich habe in dieser Zeit vor allem gelernt, dass ein Grossteil der Forschung darin besteht, Gründe dafür zu suchen, warum etwas nicht funktioniert. Aber auch wenn etwas nicht klappt, sind die gewonnenen Erkenntnisse doch sehr wertvoll», fasst sie ihre Erfahrungen zusammen.
Die Hoffnung, dass sich nach dem Master in Nanowissenschaften ein Arbeitsplatz in der Industrie finden lässt, hat sich für Katja ebenfalls erfüllt. Als Research Associate bei LimmaTech Biologics AG (Schlieren) beschäftigt sie sich weiterhin mit Protein Engineering – allerdings auf der Suche nach Impfstoffen gegen Antibiotika-resistente Bakterien.
So verfolgt Katja weiterhin ihre Ziele angewandte Forschung zu betreiben, eigene Ideen dabei einzubringen, Spass zu haben und einen positiven Einfluss auf die Gesellschaft zu haben.
Wir wünschen ihr dabei weiterhin alles Gute und gratulieren ganz herzlich zu der herausragenden Masterarbeit!
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