Dr. Mareike Müller ist Humanbiologin und erforscht unter anderem, wie das Sexualhormon Östradiol auf Pseudomonas aeruginosa, einem wichtigen Krankheitserreger in der Lunge von CF-PatientInnen wirken. Für diese Forschung erhielt sie 2019 den Christiane Herzog Preis. Für unsere Aktion „Erzähl deine CF-Geschichte“ im Mukoviszidose Monat Mai erzählt sie uns im Interview, was das Besondere an ihrer Arbeit ist und wie sie dazu gekommen ist.

Was ist Ihr Berufsfeld und wie arbeiten Sie mit Menschen mit Mukoviszidose?

Ich bin als Humanbiologin für die medizinische Grundlagenforschung ausgebildet, die dazu dient Krankheitsmechanismen und komplexere zugrundeliegende zelluläre und molekulare Probleme besser zu verstehen. Mit den neuen Erkenntnissen könnten ggf. langfristig optimierte Therapieansätze für eine bessere Behandlung von Menschen mit Mukoviszidose gefunden werden.

Grundlage für meine Forschung ist Probenmaterial von CF-Patienten. In meinem Fall sind das Isolate von Krankheitserregern aus der Lunge, die bei CF-Patienten besonders verbreitet sind: Pseudomonas aeruginosa. Diese Proben sind anonymisiert. Interessant dabei ist, dass jedes Isolat ganz individuelle Eigenschaften hat, je nachdem aus welchem Patienten oder Krankheitsstadium es stammt. Der Erreger hat die besondere Eigenschaft, sich an die ganz individuellen Bedingungen im Menschen anzupassen. Dies kann zu chronischen Besiedlung der Bakterien oder und Resistenzen gegenüber Antibiotika führen.

Manchmal habe ich aber auch eine ganz direkte Verbindung zu CF-Patienten: Wenn ich bei Mukoviszidose-spezifischen Tagungen über meine Forschung berichte, sind auch häufig PatientInnen dabei und ich bekomme dort manches Mal direktes Feedback von PatientInnen oder BehandlerInnen. So etwas ist für mich als Wissenschaftlerin sehr motivierend, weil dann auch nochmal klar wird, dass die Forschung, die ich mache, auch für Patienten von Bedeutung und von Interesse ist. Dadurch habe ich in den letzten Jahren viel über Mukoviszidose gelernt, auch was die Krankheit ganz praktisch für die Betroffenen bedeutet. Insbesondere habe ich Kontakt zur Regionalgruppe Siegen des Mukoviszidose e.V. Bei meiner allerersten Mukoviszidose Tagung (DTM 2019) wurde ich (noch vor der Corona-Pandemie) von Burkhard Farnschläder, dem damaligen Leiter, zu einem Abend der Regionalgruppe Siegen des Mukoviszidose e.V. eingeladen, um in einem Vortrag über meine Forschung zu berichten. Leider verstarb Herr Farnschläder kurze Zeit später, noch bevor dieser Abend stattfand. Selbst in den letzten Wochen seines Lebens schien er trotz schwerer Krankheit seine Arbeit für den Mukoviszidose e.V. mit dem ihm maximal möglichen Engagement weiterzuführen. Er war einer von vielen bemerkenswerten Mukoviszidose-PatientInnen, die ich im Rahmen meiner CF-Forschung kennenlernen durfte.  Mich beeindruckt sehr, dass Mukoviszidose-Patienten so überdurchschnittlich gut informiert sind und im Alltag mit der Erkrankung so eine Ausdauer an den Tag legen.

Könnten Sie Ihre Forschung knapp umreißen?

Ich untersuche den Lungenkeim Pseudomonas aeruginosa im Labor, also in einem Untersuchungsmodell außerhalb des Körpers, und wie dieser auf Faktoren, die in der Lunge vorkommen, wie zum Beispiel das Geschlechtshormone, reagiert, aber auch neue antimikrobielle Behandlungsansätze, die im Labor auf Effizienz geprüft werden.

Sie haben für Ihre Forschung zum CF-Gender-Gap den Christiane Herzog Preis erhalten. Was ist das Interessante an dieser Forschung?

Frauen mit Mukoviszidose haben durchschnittlich eine sechs Jahre geringere Lebenserwartung als betroffene Männer. Das zeigen Daten aus den CF-Registern. Frauen mit CF weisen einen klinisch insgesamt etwas ungünstigeren Verlauf auf. Das beginnt im Zuge der Pubertät. Bei Frauen treten früher Lungenexazerbationen auf. Der Grund dafür sind chronische Infektionen mit Pseudomonas aeruginosa, die bei Frauen früher beginnen und sie stärker betreffen. Dieses Phänomen, dessen Ursachen noch nicht wirklich verstanden sind, bezeichnet man als CF-Gender-Gap. Östradiol wird als möglicher Erklärungsansatz diskutiert, da Frauen eine wesentlich höhere Konzentration im Blut davon aufweisen als Männer, die im Verlauf des Zyklus auch größeren Schwankungen unterliegt, welche je nach Zyklusphase mit einer Verschlechterung der Lungengesundheit einhergeht. Im Projekt untersuchen wir die Wirkung von Östradiol auf die Fähigkeit von Pseudomonaden, Biofilme auszubilden, aber auch andere krankmachende Eigenschaften dieses Erregers, die sich hier verändern.

Das ist für die Patienten direkt relevant. Gerade junge Frauen möchten sich zum Beispiel gerne erklären können, warum es ihnen vielleicht gesundheitlich schlechter geht als männlichen Betroffenen in der gleichen Situation. Für Behandelnde ist es wichtig, zu wissen, dass sie auch den Hormonstatus von Patientinnen im Blick behalten sollten und das Zusammenspiel von Geschlechtshormonen und Lungenerregern auch bei der Wahl der Verhütungsmethode mit einbeziehen sollten.

Die CF-Behandlung ist ja sowieso schon sehr individuell, da es zum Bespiel auch auf die CFTR-Mutation ankommt, aber das Thema des Geschlechts, bzw. des Hormonstatus ist ebenso ein Baustein, der bei individuellen Therapien, sicher noch mehr berücksichtigt werden sollte, wofür die Zusammenhänge allerdings zunächst im Detail verstanden werden müssen.

Wie sind Sie dazu gekommen, genau in diesem Bereich zu forschen?

Ich beschäftige mich schon seit vielen Jahren mit Bakterien, dabei vor allem mit Biofilmen, eine sehr weit verbreitete Lebensform von Bakterien, in der sie in enger Gemeinschaft mit anderen Mikroorganismen umgeben von einer Schleimschicht leben und so vor äußeren Einflüssen geschützt sind. Zum Beispiel vor Desinfektion oder antibiotischer Behandlung. An der Universität Siegen untersuchen wir nicht nur neue Nachweisverfahren und Möglichkeiten zur Prävention solcher Biofilme auf verschiedenen Oberflächen, sondern auch die Kommunikation der Bakterien untereinander über bestimmte bakterielle Moleküle, aber auch die Kommunikation der Bakterien mit der infizierten Person über Moleküle, die vom menschlichen Körper hergestellt werden wie zum Beispiel Hormone. Dabei bin ich damals bei meinen Recherchen auf das sogenannte CF-Gender-Gap gestoßen. Dabei geht es um klinische Unterschiede zwischen Männern und Frauen bei CF und es ist bei mir auf großes Interesse gestoßen, dem von der mikrobiologischen Seite mehr auf den Grund zu gehen mit Fokus auf der Rolle von Geschlechtshormonen

2017 habe ich zusammen mit einem französischen Kooperationspartner aus Brest, der auch schon länger in der CF-Forschung tätig ist, die ersten Experimente an Pseudomonas-Isolaten aus CF-Patienten mit Biofilmen durchgeführt. Dabei haben wir den Einfluss des Sexualhormons Östradiol untersucht. Für die ersten Erkenntnisse aus diesen Untersuchungen zum CF-Gender-Gap habe ich 2019 den Christiane Herzog Preis erhalten, durch den ich die finanziellen Möglichkeiten hatte, mich intensiver auf diese Forschung zu konzentrieren. Daran arbeite ich auch jetzt noch weiter. Ich betreue beispielsweise gerade eine Promotion zu diesem Thema, die von der Hans-Böckler-Stiftung gefördert wird. Außerdem erfolgt aktuell eine Auswertung von Daten des Deutschen Mukoviszidose-Registers, in der geprüft wird, ob anhand der dokumentierten Registerdaten ein möglicher Einfluss einer hormonellen Verhütung auf den CF-Krankheitsverlauf gesehen werden kann.

Seit 2021 arbeite ich zusätzlich in dem vom BMBF geförderten Projekt  „TARGET-THERAPY“ mit französischen Kooperationspartnern an wirksamen Methoden zur Bekämpfung von multiresistenten Pseudomonas aeruginosa-Keimen, um chronische Lungeninfektionen besser behandeln zu können. Wir verfolgen hier einen neuartigen Ansatz durch eine lokal begrenzte Anwendung von antibakteriell wirkendem reaktivem Sauerstoff, der Bakterien gezielt abtöten kann. Dazu werden Polymer-basierte, inhalierbare Trägersysteme entwickelt, die für eine sogenannte photodynamische Therapie genutzt werden. Hierbei setzen lichtaktivierbare Substanzen durch gezielte Bestrahlung antibakteriell wirksamen reaktiven Sauerstoff frei, der auch gegenüber Antibiotika widerstandsfähige Erreger effizient abtötet. Die Trägermaterialien sollen einen effektiveren Transport durch die Schleimschicht der Biofilme, aber auch durch den CF-spezifischen Mukus in der Lunge ermöglichen, um dort nach gezielter Bestrahlung die Wirkung zu entfalten. So sollen genau zeitlich und lokal begrenzt die Bakterien abtötet werden. Die Wirksamkeit des Ansatzes überprüfen wir im Projektteam im Labor an Bakterienisolaten von CF-PatientInnen.

Was ist für Sie das Besondere an Ihrer Forschung?

Ich bin seit 2008 in der biomedizinischen Forschung tätig, sowohl in der Zellbiologie als auch in der Mikrobiologie, und habe mich mit verschiedensten Forschungsthemen auseinandergesetzt. Wenn man in der Grundlagenforschung tätig ist, sind es oft sehr viele Schritte und Jahre, die es braucht, um dann ein Puzzleteil einer wissenschaftlichen Fragestellung zu einem Bild zusammenzufügen, das medizinisch relevant wird und dann auch umgesetzt werden kann. Meiner Meinung nach ist in kaum einem anderen Forschungsgebiet der Nutzen der Grundlagenforschung für die Lebensqualität und -dauer von PatientInnen in so kurzer Zeit erzielt worden wie in der CF-Forschung. Diese wirklich stetige Verbesserung von medizinischen Behandlungsmöglichkeiten wie bei der Mukoviszidose finde ich wirklich beeindruckend und ist für mich ein Motivationsmotor für meine Forschung. Diese besondere Motivation spürt man auch bei anderen CF-ForscherInnen, die international gut vernetzt sind und auch bei behandelnden MedizinerInnen, die häufig zusätzlich forschen. Diese Kooperationsbereitschaft unter den Forschenden aber auch mit engagierten PatientInnen ist hier sehr effizient. Das weiß ich sehr zu schätzen. Deswegen bin ich auch gerne Teil dieser CF-Forschungsgemeinschaft.

In der CF-Forschung ist die interdisziplinäre Zusammenarbeit sehr essentiell. Man muss mit ExpertInnen verschiedener Fachrichtungen zusammenarbeiten, um gute und neue Ergebnisse zu gewinnen, die für CF-PatientInnen wirklich medizinisch bedeutsam sind und dabei auch mal über den Tellerrand hinausschauen und andere Aspekte außerhalb der eigenen Kernkompetenz in den Blick nehmen.

Welche Herausforderungen sehen Sie in Ihrem Berufsfeld?

Biomedizinische Forschung ist immer sehr kostenintensiv, so dass Forschende an Universitäten und Instituten sie über Drittmittel von Stiftungen, individuelle Stipendien oder andere Förderinstrumente finanzieren müssen. Sie müssen sich darum aktiv bewerben, um die Forschungsvorhaben umsetzen zu können, wobei die Konkurrenz hierbei hoch ist und die Förderquoten in der Regel niedrig. Besonders für Forschende im Mittelbau, also promovierte WissenschaftlerInnen, die noch keine Professur haben, ist es sehr herausfordernd, die eigene Forschung nach eigenen Vorstellungen stetig weiterzuverfolgen.

Man muss in der medizinischen Grundlagenforschung auch sehr gut mit MedizinerInnen vernetzt sein, um relevante Themen zu diskutieren und auch das Probenmaterial zu bekommen, was meist nur über gute Kontakte zu Kliniken verfügbar ist. Das ist für Forschungsinstitute, die nicht an Kliniken angeschlossen sind, nicht immer einfach. In der CF-Forschung ist da die Kooperationsbereitschaft sehr groß und ich bin sehr dankbar dafür, dass wir bereits gute Zusammenarbeiten etablieren konnten – zum Beispiel mit unserem Kooperationspartner in Frankreich (INSERM, Brest).

Eine andere Herausforderung in der biologischen Forschung ist, dass wir Untersuchungen im Labor, also in vitro durchführen, zum Beispiel untersuchen wir den Einfluss des Hormons Östradiol auf Pseudomonas Biofilme. Da benutzen wir Modellsysteme, um die Experimente unter kontrollierten Laborbedingungen untersuchen können, die wiederholbar sind. Aus den Ergebnissen möchten wir bestimmte Rückschlüsse auf medizinische Phänomene ziehen, die man dann wirklich im Patienten beobachten kann wie zum Beispiel beim sogenannten „CF-Gender-Gap“. Hierbei können Ergebnisse, die unter einfachen Laborbedingungen entstammen, bisweilen von komplexeren Systemen, wie einem Mausmodell oder auch der Situation im Menschen abweichen. Daher ist es eine besondere Herausforderung, die richtigen Schlussfolgerungen aus solchen Experimenten zu ziehen und alle nötigen Zwischenschritte zu gehen bevor man die Ergebnisse auf die Situation im Menschenüberträgt und darauf neue Behandlungsmöglichkeiten abstimmt.

Das Interview führte Juliane Tiedt.

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