Bipolare Störung: Lithium messen mit Synthetischer Biologie Wie Studierende die Therapie einer psychischen Erkrankung optimieren wollen

Wie kann man den Lithiumgehalt im Blut einfach und nicht-invasiv messen? Wie kann man das Leben von Patient*innen mit bipolarer Störung erleichtern? Diesen Fragen möchte sich ein Team von Biologiestudierenden der TU Braunschweig in ihrem Forschungsprojekt widmen.

Einblick in die Arbeit des iGEM-Teams im eigenen Labor. Momentan arbeitet das Team daran, grundlegende Methoden zu erlernen. In einem nächsten Schritt finden die ersten Experimente zur Entwicklung des Testsystems statt. Bildnachweis: Josefine Huth

Am 26. April 2023 präsentierten die Teammitglieder Ronja Friedhoff und Susanna Pape das Projekt, das sie im Rahmen des internationalen iGEM-Wettbewerbs umsetzen werden. Zur Präsentation im Braunschweiger Zentrum für Systembiologie (BRICS) waren Lehrende, Forschende und Studierende der Universität sowie externe Institute eingeladen.

Die Teammitglieder Ronja Friedhoff und Stefan Jakschies bei der Arbeit am Laborcomputer. Neben der Laborarbeit ist auch die selbstständige Planung der Experimente und Auswertung der Versuchsergebnisse Teil der Arbeit am Projekt. Bildnachweis: Susanna Pape

iGEM ist ein internationaler Wettbewerb in synthetischer Biologie, der studentische Teams herausfordert, an ihrem eigenen selbstfinanzierten Forschungsprojekt zu arbeiten. Das iGEM-Team der TU Braunschweig besteht aus acht Biologiestudierenden, die sich zweimal pro Woche im Institut für Pflanzenbiologie treffen, um ihre Ideen und Pläne zu besprechen. Das Team wird von Professor Boas Pucker betreut, der dem Team auch sein eigenes Labor zur Verfügung stellt. Die Studierenden werden lernen, ihre eigenen Experimente zu planen und neue Fähigkeiten im und außerhalb des Labors zu erwerben. So werden auch das Vernetzen mit Expert*innen und anderen iGEM-Teams sowie die Wissenschaftskommunikation als Kriterien im Wettbewerb berücksichtigt.

Das Projekt des Braunschweiger Teams befasst sich in diesem Jahrgang mit der Messung von Lithium im Blut von Patient*innen mit bipolarer Störung. Lithiumverbindungen werden als Stimmungsstabilisatoren eingesetzt und haben in vielen Fällen einen positiven Einfluss auf das Leben der Betroffenen. Allerdings hat Lithium einen niedrigen therapeutischen Index, was bedeutet, dass wöchentliche bis monatliche Messungen der Blutkonzentration durch ärztliches Fachpersonal notwendig sind. „Wir wollen ein einfaches, nicht-invasives, zu Hause durchführbares Testsystem zur Bewertung des Lithiumspiegels im Blut entwickeln“, sagt Ronja Friedhoff. Das Team plant, Speichel anstelle von Blut zu verwenden, um Lithium nicht-invasiv zu messen.

Für die Umsetzung ihrer Idee wenden sie lithium-sensing riboswitches, ein regulatorisches Element innerhalb der mRNA, in einem zellfreien System an.

Das Team bei der Projektvorstellung im BRICS. Im Hintergrund ist das Logo des Projekts „Li+onSwitch“ zu sehen. Die Teammitglieder (von links nach rechts): Alida Wefers, Felix Jarecki, Daniel Schulze, Ronja Friedhoff, Josefine Huth, Susanna Pape, Corinna Thoben, Stefan Jakschies. Bildnachweis: Prof. Dr. Pucker/TU Braunschweig

Als Reaktion auf Lithium aktiviert der Riboswitch die Ausbildung eines Reportergens, der daraufhin anzeigt, ob der Lithiumgehalt einen bestimmten Wert erreicht hat. Susanna Pape: „Unser Projekt wäre Alternative und zugleich Ergänzung zu einem Arztbesuch“. Mit ihrem Projekt namens „Li+onSwitch“ möchten die Studierenden für betroffene Personen und medizinische Fachkräfte den Aufwand in der Therapie reduzieren.

Das iGEM-Team wird in den nächsten Monaten an seinem Projekt arbeiten. Sie werden dabei unter anderem durch die Ecki Wohlgehagen-Stiftung und die Bürgerstiftung Braunschweig unterstützt. Geplant ist, ihre Arbeit im November bei dem finalen Wettbewerb zu präsentieren. Dieser „Grand Jamboree“ wird in Paris stattfinden.