Arnold Boersma erhält ERC Consolidator Grant zur Erforschung künstlicher Zellen

10.12.2019

Der niederländische Chemiker Dr. Arnold J. Boersma vom DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien und der RWTH Aachen erhält eine der höchstdotiertesten Forschungsförderungen des Europäischen Forschungsrats (ERC): einen ERC Consolidator Grant. So wird über fünf Jahre mit einem Budget von zwei Millionen Euro der Ausbau seiner Forschung am DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien in Aachen gefördert. Die Arbeit von A. Boersma bewegt sich im Feld der Biochemie und der synthetischen Biologie. Er wird die EU-Mittel im Speziellen dazu nutzen, künstliche Zellen herzustellen, die das Screening neuer Arzneimittel für bislang nicht behandelbare Krankheiten ermöglichen.

Drängeln für das biochemische Gleichgewicht

In Zellen herrscht ein regelrechtes Gedränge und Geschubse: Sie sind so dicht mit Proteinen und anderen Molekülen bepackt, dass man die Bedingungen mit einer U-Bahn-Fahrt während des Feierabendverkehrs in einer Großstadt vergleichen kann. Dieses sogenannte „Crowding“ hört sich nach großem Stress an, ist aber für die biochemischen Prozesse in der Zelle – und damit ihre Gesundheit –  essenziell: Auf diese Art kommen Proteine und Moleküle in Kontakt und können interagieren. Durch solche Wechselwirkungen wie hydrophobe und elektrostatische Wechselwirkungen oder Wasserstoffbrückenbindungen, können verschiedene chemische Reaktionen ablaufen, welche für die Zelle überlebensnotwendig sind. Interkationen, die durch Crowding hervorgerufen werden, können allerdings auch schädlich sein und Erkrankungen hervorrufen. Dazu gehören zum Beispiel die Alzheimer- oder die Huntington-Erkrankung. Beides sind bekannte fortschreitende neurologische Krankheiten, die bislang nicht heilbar sind.

Ausschlaggebend für des Rätsels Lösung: Künstliche Zellen

„Obwohl das Crowding so wichtig ist, ist es bisher ein Rätsel für uns, wie Zellen das biochemische Gleichgewicht kontrollieren. Mit unserem Projekt PArtCell (Physiologically Crowded Artificial Cells for Relevant Drug Screens) möchten wir dazu beitragen, es zu lösen. Darüber hinaus ist es unser Ziel, physiologisch bedeutsame Plattformen zu entwickeln, welche ein Screening neuer Arzneimittel für die Behandlung von Krankheiten wie Alzheimer ermöglichen. Wir erarbeiten dabei Ansätze sowohl in natürlichen als auch in künstlichen Zellsystemen, die wir miteinander vergleichen“, so A. Boersma. Im Vergleich zu natürlichen Zellen bringen ihre künstlichen Verwandten einige Vorteile mit sich. Dazu gehört beispielsweise, dass bei natürlichen Zellen eine Vielzahl unbekannter Parameter die Untersuchungen beeinflusst. In künstlichen Zellen hingegen lassen sich die Ausgangsbedingungen weitestgehend definieren und damit auch kontrollieren.

Zur Entwicklung der künstlichen Zellen nutzt Arnold Boersma modernste Mikrofluidik. Mithilfe dieser Technologie lassen sich beispielsweise winzige Tröpfchen oder Partikel von exakt definierter Größe und Form künstlich herstellen. Das DWI verfügt über weitreichende Expertise auf dem Gebiet der Mikrofluidik: „Wir nutzen die ausgezeichneten Möglichkeiten des DWI in der Mikrofluidik und produzieren künstliche Zellen mit einem physiologisch relevanten Zellinneren in kurzer Zeit und unter kontrollierbaren Bedingungen. Dies macht das DWI zu dem bestmöglichen Ort, um diese Forschungsziele zu realisieren“, erklärt Arnold Boersma.

ERC Consolidator Grant: Förderung für bahnbrechende Ansätze und wissenschaftliche Exzellenz

Der ERC Consolidator Grant gehört zu den höchstdotierten Fördermaßnahmen der Europäischen Union und ermöglicht herausragenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den weiteren Ausbau eines eigenen Forschungsbereichs. Um die Förderung zu erhalten, müssen die Antragsstellenden den bahnbrechenden Ansatz ihres Projekts sowie seine Machbarkeit nachweisen.

Arnold J. Boersma, geboren 1979 in den Niederlanden, hat an der an der University of Groningen Chemie studiert und seine Doktorarbeit angefertigt. Anschließend warb Arnold Boersma verschiedene Stipendien der nationalen Niederländischen Wissenschaftsorganisation ein (NWO Rubicon, NWO Veni und NWO Vidi) und war als Postdoc von 2009 bis 2012 in England an der Oxford University sowie zwischen 2012 und 2018 an der University of Groningen tätig.  2018 wurde er am DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien in Aachen zum Gruppenleiter ernannt. Des weiteren ist A. Boersma am Lehrstuhl für Makromolekulare Materialien und Systeme der RWTH Aachen tätig.

Neben dem DWI mit Arnold Boersma sind ab 2020 an zwei weiteren Instituten der Leibniz-Gemeinschaft Förderungen im Rahmen des ERC Consolidator Grant verortet: Am Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie in Jena (Hans-Knöll-Institut) und am Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung in Dresden.

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