Jakob Metzger

Grenzgänger zwischen Physik, Biologie und Informatik

Er ist ein Physiker, der in der Entwicklungsbiologie seine wissenschaftliche Heimat gefunden hat: Dr. Jakob Metzger leitet ab November am MDC die Arbeitsgruppe „Quantitative Stammzellbiologie“ und verfolgt dabei einen interdisziplinären Ansatz.

In der Biologie fallen immer schneller immer größere Datenmengen an. Für Menschen ist es schwierig, in dieser Datenflut Muster zu erkennen. „Doch die Methoden des maschinellen Lernens bieten vielversprechende Ansätze, um diese Daten zu analysieren“, sagt Dr. Jakob Metzger. Als neuer Juniorgruppenleiter baut er die AG „Quantitative Stammzellbiologie“ am Berliner Institut für Medizinische Systembiologie (BIMSB) auf, das zum Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) gehört.

Der Entwicklungsbiologie hat er sich nach seiner Promotion in theoretischer Physik als Postdoktorand am Center for Studies in Physics and Biology an der Rockefeller University in New York verschrieben. „Es ist eine spannende Zeit, um als Physiker in der Biologie zu arbeiten“, sagt Metzger. Er wolle die beiden Disziplinen miteinander verbinden und quantitative Methoden anwenden, die von der Physik inspiriert sind, um biologische Fragestellungen zu beantworten. Um zum Beispiel die Mechanismen von Entwicklungsstörungen wie Autismus oder neurodegenerativen Erkrankungen besser verstehen zu können, programmiert Metzger Algorithmen, die ihn bei der Auswertung der Daten unterstützen.

Organe in der Petrischale nachbauen

Jakob Metzger

Das Spektrum autistischer Störungen ist groß. Manchen liegen Mutationen im Erbgut zugrunde, doch viele genetische Ursachen oder andere Risikofaktoren sind noch nicht bekannt. Um beobachten zu können, wie sich ein Gehirn in einem Embryo entwickelt, will Metzger Organoide züchten – aus embryonalen Stammzellen geschaffene Miniatur-Organe, die ein Gewebe dreidimensional in der Petrischale abbilden. So sind beispielsweise in einem Hirn-Organoid möglichst viele Zelltypen vorhanden und auf kleiner Skala teilweise so angeordnet wie im Gehirn. Wissenschaftler*innen können an solchen Modellen simulieren, wie bestimmte Faktoren die embryonale Entwicklung beeinflussen: wie sich beispielsweise das Verhältnis der Neuronen untereinander oder die Anzahl der einzelnen Zelltypen ändert, wenn eine Mutation besteht oder Umweltfaktoren die embryonale Entwicklung verändern.

Jakob Metzger bringt in Sachen Krankheitsmodellierung große Erfahrung mit. 2019 veröffentlichte er als Co-Erstautor in Nature Biotechnology das Paper „Self-organizing neuruloids model developmental aspects of Huntington’s disease in the ectodermal compartment“. Darin beschreibt er, wie neurale Organoide für die Modellierung der Huntington-Krankheit verwendet werden können.

Barrieren zwischen den Disziplinen überwinden

Ich freue mich riesig, selbst Verantwortung für meine Forschung übernehmen zu können, auf die vielen Möglichkeiten für Kollaborationen am MDC und darüber hinaus.
Jakob Metzger
Jakob Metzger Leiter der Arbeitsgruppe "Quantitative Stammzellbiologie"

Mit diesem Wissen will Metzger nicht nur in seiner eigenen Forschung die Barrieren zwischen Entwicklungsbiologie, Krankheitsmodellierung und rechnergestützter Analyse überwinden. Er setzt auf Interdisziplinarität und will deshalb mit anderen MDC-Wissenschaftler*innen Hand in Hand arbeiten. Mit Dr. Mina Gouti, die mit ihrer Arbeitsgruppe die Entwicklung des Rückenmarks erforscht und unter anderem neuromuskuläre Organoide aus Stammzellen züchtet, hat er sich bereits über eine mögliche Zusammenarbeit zu entwicklungsbiologischen Fragestellungen ausgetauscht. Darüber hinaus strebt er Kooperationen mit Labors der Charité – Universitätsmedizin Berlin an.

Das Engagement am MDC ist für Jakob Metzger eine großartige Herausforderung. „Ich freue mich riesig, selbst Verantwortung für meine Forschung übernehmen zu können, auf die vielen Möglichkeiten für Kollaborationen am MDC und darüber hinaus“, sagt er. Daneben ist auch das Lebensgefühl – zumindest während der Krise – ein ganz anderes als in New York. „Ich staune immer, wie leise es in Berlin Mitte ist. Fast wie auf dem Land.“

Text: Jana Ehrhardt-Joswig

 

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