AWT Praktikum CeTPD in Dundee

Dank der Auricher Wissenschaftstage hatten wir, Johanna Dahl und Hanna Windau, die einzigartige Möglichkeit, während der Sommerferien 2023 ein zweiwöchiges Praktikum am Centre for Targeted Protein Degradation (CeTPD) in Dundee, Schottland zu absolvieren.

Das Pipettieren und Erhitzen des Primers im Biolabor

Dazu reisten wir am 23.07.2023 mit dem Zug zum Kölner Flughafen und nahmen von dort aus das Flugzeug nach Schottland. Als wir angekommen waren, begaben wir uns zunächst in unsere Unterkunft und richteten uns dort ein.

Wir, mit einem Teil des CeTPD Teams, darunter all unsere Betreuer

Am Montag startete unser Praktikum mit einer herzlichen Begrüßung durch Claudia Diehl, einer ehemaligen Ulricianerin, die uns in den zwei Wochen betreut und angeleitet hat. Zunächst wurde uns das Life-Science Lab vorgestellt, in dem wir die darauffolgenden zwei Wochen arbeiten durften, sowie unsere Betreuer. Daraufhin führten sie eine Sicherheitseinweisung mit uns durch, sodass wir gleich am nächsten Tag durchstarten konnten.

Wir haben zudem einen groben Einblick in die Arbeit des Instituts bekommen. Das Ziel von Targeted Protein Degradation ist es, proteinbasierte Krankheiten zu therapieren. Hierfür werden die schadhaften Proteine gesucht und erkannt und im nächsten Schritt mithilfe des natürlichen Abbausystems der Zelle abgebaut und recycelt. Hierfür werden sogenannte PROTACs benutzt, die das Zielprotein mit E3-ligasen zusammenbringen, welches das Protein dann markieren, sodass es abgebaut werden kann. Somit können Krankheiten, wie zum Beispiel Krebs, behandelt werden.

Führung durch das Center

Unsere erste Arbeit im Labor beinhaltete das Durchführen der Dünnschichtchromatographie. Damit war es uns möglich, uns vorher unbekannte Medikamente zu identifizieren.

Dieses Wissen konnten wir am nächsten Tag anwenden. Wir haben unsere eigene chemische S_N2-Reaktion durchgeführt, die wir mithilfe der Dünnschichtchromatographie überwachen konnten. In diesen zwei Tagen im Chemielabor durften wir allen Wissenschaftlern auch über die Schultern schauen, die die PROTACs, welche später in die Zelle eingesetzt werden können, hergestellt haben.

Aufbau unseres ersten chemischen Versuchs:           Das Ergebnis unserer ersten

Dünnschichtchromatographie                                   Dünnschichtchromatographie

Neben unseren Tätigkeiten im Labor durften wir schon in den ersten Tagen mit den Institutsmitgliedern außerakademische Veranstaltungen besuchen. Sie nahmen uns Montag zum Bouldern mit oder gingen mit uns indisch essen. Freitag spielten wir zusammen Badminton.

Abschluss des Abends in einem indischen Restaurant

Am Donnerstag und Freitag der ersten Woche durften wir weitere Experimente aus dem Bereich der Biophysik und der Molekularbiologie ausprobieren. Zum Beispiel haben wir einen Fluoreszenspolarisationsassay durchgeführt, bei dem gemessen werden konnte, wie gut ein Molekül an ein anderes bindet. Ein anderes Experiment war ein Deubiquinierungsassay. Hierbei konnten wir die Technik der Gelelektrophorese kennenlernen und anwenden.

Vorbereiten eines Versuchs mit der Gelelektrophorese

Am Freitagabend haben wir gegen Ende des Labortages zwei Zellkulturen angesetzt, an denen wir in der nächsten Woche weiterarbeiten konnten. Unter anderem haben wir Bakterienkultueren gezüchtet, die Proteine YFP, Cherry und Tomato produzieren. Leider haben nicht alle Kulturen das Wochenende überlebt. Zusätzlich haben wir auch in der sterilen Zellkultur humane HEK293-Zellen angesetzt, damit diese sich übers Wochenende vermehren konnten.

Unsere eigenen Bakterienkulturen für die Vermehrung in Nährmittel vorbereiten

                        Der Versuchsaufbau                           Unser Betreuer Kevin und seine bereits

                                                                                   gezüchteten Bakterienkulturen

Nach der Arbeit haben wir uns in einem Pub getroffen, da zwei der Mitarbeiter verabschiedet wurden. So konnten wir uns mit Menschen ähnlichen Alters austauschen und uns untereinander besser kennenlernen. Sie konnten uns neue Perspektiven und Tipps zu einem möglichen Studium im naturwissenschaftlichen Bereich geben.

Abends im Pub: Verabschiedung eines Mitarbeiters

Da wir nur ungefähr zwei Stunden von Edinburgh entfernt waren, fuhren wir am Samstag unseres freien Wochenendes mit dem Bus in die Hauptstadt Schottlands. Dort standen neben einem Besuch des Schlosses und der National Art Galary auch Shopping auf dem Plan. Am Sonntag haben wir dann die Innenstadt von Dundee erkundet.

            Edinburgh City!                                             Das Schloss von Edinburgh

In der zweiten Woche haben wir uns weiter mit unseren Zellen beschäftigt, die wir die Woche davor gezüchtet hatten. Mithilfe der Zellreinigung haben wir die Proteine, die wir produzieren wollten, vom Rest der Zelle getrennt. Hierbei wurden verschiedene Reinigungsmethoden angewandt sowie mit Gelelektrophorese überprüft, dass unsere Proteine gewonnen und aufgereinigt wurden.

Auch unsere HEK-Zellen hatten sich über das Wochenende vermehrt, so dass wir sie in kleinere Zellkulturen überführen konnten.

Tief in der Zellbiologie: Züchten unserer eigenen Zellen

Am Montag Abend wurden wir von einigen Mitarbeitern des Instituts zu einem typischen schottischen Sunday Roast mitgenommen, wodurch wir auch ein schottisches Traditionsessen kennenlernen durften.

Sunday Roast

Dienstag Morgen haben wir damit verbracht, die HEK-Zellen mit verschiedenen Testsubstanzen zu behandeln. Das Ziel war es aber herauszufinden, ob der PROTAC, der entwickelt wurde, das Zielprotein reduzieren würde. Dazu wurden verschiedene Dosen der Probe sowie Blindproben zu den Zellen gegeben und für vier Stunden inkubiert. Dabei haben wir aus Versehen unsere Probe jeweils 10-mal zu hoch dosiert.

Behandlung unserer Zellen mit einer Probe

Am Mittwoch und Donnerstag haben wir uns schließlich mit dem dem sogenannten Western Blotting beschäftigt. Durch die Extraktion der Proteine aus den Zellen, die anschließende Übertragung auf eine Trägermembran und die fluoreszierende Kennzeichnung können am Ende die Zielproteine nachgewiesen werden. Durch den Vergleich mit den Blindproben konnten wir feststellen, dass der PROTAC die Menge unseres Zielproteins in den Zellen reduziert hatte. Somit hatten wir trotz unseres Fehlers ein äußerst zufriedenstellendes Ergebnis.

Western Blotting: Das Abtöten                              Hanna beim Extrahieren der Zellen

            Das vorbereitete Gel in der                           Das Ergebnis des Western Blottings:

            Gelelektrophorese                                          eine zufriedenstellende Auswertung

Außerdem haben wir am Donnerstag noch an zwei Workshops teilgenommen. Zum einen haben wir Proteinkristalle im Rahmen der Strukturbiologie gezüchtet, welche wir mithilfe kleiner Schleifen ernten konnten. Durch die Kristallisation der Proteine kann der Aufbau und die Struktur dieser anschließend ermittelt werden.

Zum anderen nahmen wir an einem Workshop für „Computing“ teil. Hier wurde uns gezeigt, wie mithilfe von einer Computersoftware die Struktur der Proteine, sowie bestimmte Reaktionen modelliert werden können.

Dann näherte sich das Praktikum auch schon seinem Ende. Freitag war unser letzter Tag am Institut. An diesem Tag durften wir am Sports Day teilnehmen, an dem sich alle Mitglieder des Instituts getroffen haben, um Badminton, Basketball und Dodgeball zu spielen. Der Tag wurde abgerundet mit einem gemeinsamen Zusammensitzen und Pizzaessen. Das war ein gelungener sehr Abschied.

Am Morgen des 5.8.2023 haben wir uns wieder auf dem Weg nach Hause gemacht. Von Dundee ging es über Edinburgh und Köln zurück nach Aurich.

Alles in allem lässt sich sagen, dass diese zwei Wochen eine einzigartige Erfahrung für uns war. Die Möglichkeit professionellen Wissenschaftlern bei der Arbeit zuzusehen und sie zu unterstützen, war sehr interessant und lehrreich, auch die Zusammenarbeit mit Menschen aus allen Teilen der Welt und die Kommunikation auf Englisch war sehr bereichernd.

Wir wollen den Auricher Wissenschaftstagen, vor allem Herrn Engelbart und Frau Groen als die Organisatoren, so wie dem CeTPD herzlich danken. Vielen Dank auch an Dr. Claudia Diehl, die diese Kollaboration erst möglich gemacht hat und an all die netten Menschen aus Dundee, die uns so motiviert und herzlich aufgenommen haben!