Dr. Mike Althaus zum Professor ernannt

Sichtbar weltweit vernetzt

Althaus will sein Labor an der H-BRS für Ionenkanal- und Epithelphysiologie als wichtigen Standort etablieren - national und international. Dabei hilft ihm ein gutes wissenschaftliches Netzwerk, unter anderem als Theme lead im Bereich Epithel- und Membrantransport der Physiological Society (U.K.). Des Weiteren ist Althaus aktives Mitglied in den Lenkungsgremien Epithelial Transport und Cellular and Molecular Physiology der American Physiological Society. Durch die damit verbundene Präsenz auf nationalen und internationalen Fachtagungen wird er zur internationalen Sichtbarkeit und Vernetzung der H-BRS auf dem Gebiet der angewandten physiologischen Forschung beitragen.

Schwerpunkte der Forschung

Ein Steckenpferd des umtriebigen Forschers ist die molekulare Physiologie von Ionenkanälen. Das sind Proteine, welche in Zellmembranen eingelagert sind und eine Pore formen, die sich öffnen und schließen kann. Im offenen Zustand erlaubt die Pore elektrisch geladenen Teilchen die Zellmembran zu durchqueren. Ionenkanäle spielen im Austausch von Ionen zwischen dem Zellinneren und der Zell-Umgebung eine wichtige Rolle. Der Durchtritt von Ionen durch Ionenkanäle erzeugt elektrische Spannungen. Nervenzellen nutzen diese etwa zur Reizverarbeitung und Kommunikation.

Durch die allgemeine Bedeutung von Ionenkanälen für physiologische Prozesse liegt es nahe, dass Fehlfunktionen in der Aktivität oder Regulation von Ionenkanälen mit wichtigen Krankheiten (sogenannten "Channelopathies") in Verbindung stehen. Beispiele hierfür sind Bluthochdruck, Mukoviszidose, Herzrhythmusstörungen oder neurologische Erkrankungen wie Epilepsie. Aus diesem Grund sind Ionenkanäle wichtige molekulare Zielstrukturen für die pharmazeutische Industrie.

Ein grundlegendes Verständnis zur molekularen Funktion von Ionenkanälen und der zellulären Regulation der Ionenkanal-Aktivität, sowie der funktionellen Auswirkung von Mutationen in Ionenkanal-kodierenden Genen, ist daher essenziell, um effektive, neue Medikamente und Therapiestrategien zu entwickeln. Aktuell fokussieren sich Althaus' Arbeiten auf diesem Gebiet auf Struktur-Funktions-Analysen an Natrium-leitenden Ionenkanälen. Seine Arbeitsgruppe identifiziert Strukturmotive in diesen Ionenkanal-Proteinen, welche für das Öffnen und Schließen der Ionenkanal-Poren verantwortlich sind. Aufbauend auf diesen Arbeiten ließen sich zukünftig neue Medikamente entwickeln, welche die Aktivität dieser Ionenkanäle modulieren können.

Funktionale Genanalytik und Channelopathies

In der angewandten Biomedizin spielen personalisierte Therapien eine immer stärkere Rolle. Im Zusammenhang mit Channelopathies ist hier die Krankheit Mukoviszidose ein gutes Beispiel: Die Erkrankung beruht auf Mutationen in einem Gen, das für einen Ionenkanal kodiert, welcher für Chlorid- und Bicarbonat-Ionen durchlässig ist (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator, CFTR).

Aktuell ist Althaus an einer Studie beteiligt, in der eine neue, bislang unbeschriebene CFTR-Mutation bei einem Mukoviszidose-Patienten entdeckt wurde. Derzeit untersucht er die Auswirkung dieser Mutation auf die Ionenkanal-Funktion, um schließlich die Reaktion des mutierten Ionenkanals auf vorhandene Medikamente testen zu können.

Dieses Beispiel zeigt, wie Gen-Funktions-Analysen an Ionenkanälen eine Brücke zwischen biomedizinischer Grundlagenforschung und klinisch/pharmakologischer Anwendung schlagen können. Auf diesem Gebiet sieht Althaus am Standort Rheinbach insbesondere im Institut für funktionale Genanalytik (IFGA) eine hervorragende Infrastruktur und Expertise, um diese Arbeiten perspektivisch weiterzuentwickeln und auf andere Channelopathies auszubreiten.

Epitheliale Transportphysiologie

Neben den oben genannten Analysen zur Funktion und Regulation von Ionenkanälen, erforscht Althaus das Zusammenspiel von verschiedenen Ionenkanälen und anderen Transportproteinen in Epithelgeweben. Epithelien sind Zellverbände, welche Barrieren zwischen dem Körper und der Umwelt (etwa die Atemwege) oder innerhalb von Kompartimenten des Körpers (wie der Magen-Darm-Trakt) bilden. Die Barriere-Funktion der Epithelien ist einerseits notwendig, um ein Eindringen von Krankheitserregern in den Körper zu verhindern (beispielsweise durch Inhalation oder den Magen-Darm-Trakt), andererseits müssen diese Barrieren einen Austausch von Substanzen (etwa zur Nahrungsaufnahme) und Informationen gewährleisten.

Darüber hinaus sind gezielte Ionen- und Wasserbewegungen über Epithelverbände (wie bei Erkältungen oder Magen-Darm-Erkrankungen) wichtige Abwehrmechanismen des Immunsystems. Laut der Weltgesundheitsorganisation WHO sind Infektionskrankheiten des respiratorischen Traktes sowie des Magen-Darm-Systems unter den zehn weltweit häufigsten Todesursachen. Aus diesem Grund sind Epithelverbände durch ihre Barriere-Funktion wichtige Ziel-Gewebe der pharmakologischen und biomedizinischen Forschung an Infektionskrankheiten.

Althaus' Forschungsarbeiten haben das Ziel, das Zusammenspiel verschiedener Ionenkanäle und Transportproteine in Epithelgeweben (zum Beispiel der Atemwege) zu verstehen und die Beeinflussung transepithelialer Ionentransportprozesse durch zelluläre und extrazelluläre Faktoren zu erforschen. Langfristig ist das Ziel dieser Arbeiten, Strategien zu entwickeln, die gezielt die angeborenen, Ionentransport-assoziierten Abwehrfunktionen an Epithelgeweben modulieren und damit neuartige Möglichkeiten zur Therapie und Prävention von Infektionskrankheiten zu erarbeiten. Solche alternativen Therapiestrategien – insbesondere zur Prävention – sind aktuell von hoher Relevanz. Steigende Resistenzen gegenüber Antibiotika gehören laut WHO zu den wichtigsten globalen Bedrohungen für die menschliche Gesundheit.