Erforscherin des Herzschlags
Die Biomechanik des Herzens beim Menschen, bei Säugetieren und sogar bei Pythons interessiert die Nachwuchswissenschaftlerin Dr. Claudia Crocini. „Die Steifigkeit der Zellen spielt bei vielen Krankheiten eine wichtige Rolle. Bei Kardiomyopathien – Herzmuskelleiden – kann das Herz ungewöhnlich steif oder weich sein, und es kontrahiert nicht mehr ausreichend. Auch Verengungen der Aortenklappen hängen mit der Elastizität der Herzzellen zusammen“, erklärt Crocini.
Sie ist in Italien aufgewachsen, studierte an der Universität Florenz Biotechnologie mit Schwerpunkt auf Medizin und Pharmakologie. In den letzten Jahren hat sie als Post-Doktorandin an der Universität Colorado in Boulder geforscht. Dort untersuchte sie die Elastizität von Herzzellen, vorwiegend an Gewebeproben aus Schweinen.
Ab Januar 2022 nimmt die 35-Jährige ein Marie-Curie-Postdoktoranden-Stipendium auf und forscht damit zwei Jahre am MDC in der Arbeitsgruppe von Professor Michael Gotthardt, der auf neuromuskuläre und kardiovaskuläre Zellbiologie spezialisiert ist. Crocini möchte dort ihre Arbeiten an menschlichen Herzmuskelzellen fortsetzen. Dazu wird sie induzierte pluripotente Stammzellen, kurz: ips-Zellen, nutzen und diese zu Herzmuskelzellen entwickeln. Besonders ein Protein darin, möchte sie genauer verstehen lernen: das Titin.
Das größte Protein als Schlüssel
„Titin ist ein äußerst faszinierendes Molekül. Es ist das größte Protein der Säugetiere aus 33.000 Aminosäuren. Wenn man es lang ausstrecken würde, wäre eine sogar ungefähr einen Mikrometer lang“, sagt Crocini. Bekannt ist, dass Titin in allen Muskeln die Funktion einer Art Feder einnimmt. Auf diese Weise gewährleistet es neben anderen Strukturproteinen, dass sich der Herzmuskel ausdehnt und wieder zusammenzieht. Die Elastizität von Titin selbst ist anscheinend ganz entscheidend dafür, wie gut sich das Herz kontrahiert und entspannt, sagt Crocini.
Im Laufe des Lebens verändern sich aber die Eigenschaften von Titin. In der Embryonalphase sei Titin vergleichsweise weich; mit zunehmendem Alter werde es steifer. Außerdem existieren verschiedene genetische Erkrankungen, die mit Veränderungen dieses wichtigen Proteins verbunden sind und zugleich eine Kardiomyopathie nach sich ziehen. Einzelne Aminosäuren können modifiziert sein wie auch die räumliche Gestalt des gesamten Proteins. „Wenn es mir gelingt, genauer zu verstehen, welche Veränderungen des Titins die Elastizität des gesamten Herzens beeinflussen, könnten daraus neue Therapiemöglichkeiten für Herzkrankheiten hervorgehen“, sagt Crocini.
Sehnsucht nach einem echten Kongress
Um die biomechanischen Eigenschaften von Proteinen und Herzzellen zu erfassen, verwendet Crocini verschiedene physikalische Messmethoden: Sie kann Steifheit und Stabilität der Proteine mit dem Rasterkraftmikroskop testen, indem sie an den Proteindomänen zieht. Sie nutzt aber auch das Rheometer, um zu messen, wie das Herzgewebe auf Spannung und Dehnung reagiert. Darüber gewinnt sie Informationen über dessen biomechanischen Eigenschaften.
Auf die Frage, was Crocini an das MDC zieht, entgegnet die junge Wissenschaftlerin: „Auch ein bisschen Corona. Reisen in und aus den USA sind momentan sehr schwierig. Ich wollte näher an meiner Familie in Italien sein und suchte eine exzellente Forschungseinrichtung in Europa. Ich habe mich nur am MDC beworben.“ Mit Blick auf die derzeitige Situation für Nachwuchsforscher hofft sie: „Forschung lebt vom Austausch der Ideen und vom Kontakte knüpfen auf Kongressen. Online ist dafür kein guter Ersatz. Ich hoffe, dass ich in meiner Zeit am MDC wieder in persona an Kongressen teilnehmen kann.“
Text: Susanne Donner
