Mit Disziplin und grossem Interesse zum Erfolg

Tomaž Einfalt entwickelte künstliche Organellen

 

In seiner Doktorarbeit hat Tomaž Einfalt künstliche Organellen hergestellt, in denen verschiedene enzymatische Umsetzungen stattfinden können. Der junge Wissenschaftler kam 2013 aus Slowenien an die SNI-Doktorandenschule nach Basel und wurde von den Professoren Dr. Cornelia Palivan und Dr. Jörg Huwyler betreut. Während seiner Dissertation hat Tomaž das interdisziplinäre Flair und die exzellente Ausstattung in seinen Arbeitsgruppen wie auch am SNI genossen und viel gelernt. Als Ausgleich zur Forschung spielte Sport für ihn eine wichtige Rolle. Mit viel Disziplin hat er vor und nach den zahlreichen Stunden im Labor trainiert und beachtliche Erfolge im Triathlon erzielt. Zudem engagierte er sich als Repräsentant der SNI-Doktoranden sowie bei Outreach-Aktivitäten des SNI und baute sich einen grossen Freundeskreis in Basel auf. Gleich nach seiner Promotion setzte Tomaž seine Arbeit im Labor von Professor Jörg Huwyler als Postdoc fort.

Attraktive Mischung
Tomaž Einfalt kam 2013 nach seinem Pharmaziestudium in Ljubljana (Slowenien) an die Universität Basel. Er hatte die Ausschreibung eines Promotionsprojektes der Professoren Cornelia Palivan und Jörg Huwyler gesehen und war sofort begeistert von der Mischung aus physikalischer Chemie und Pharmazie, die das Promotionsprojekt versprach. Seine Hoffnungen von damals haben sich bestätigt. «Es gibt wohl keinen anderen Ort, an dem ich so viel hätte lernen können, wie hier in den letzten vier Jahren,» bemerkt er im Interview.

«Für mich ist die SNI PhD School nicht nur eine Finanzierung von Doktoranden, sondern eine Umgebung, in der neue Ideen generiert werden und gute Freundschaften zwischen werdenden Forschern entstehen,» fügt er hinzu. Er hat damit genau das ausgedrückt, was die SNI-Doktorandenschule sein möchte: eine interdisziplinäre Gemeinschaft, in der voneinander gelernt wird und die Raum für neue Ideen bietet.

Künstliche Organellen
In seiner Dissertation hat sich Tomaž mit künstlichen Organellen beschäftigt. Diese könnten in Zukunft beispielsweise eingesetzt werden, um Vorstufen eines pharmazeutischen Wirkstoffes zum Wirkungsort im Körper zu transportieren. Erst am Ziel werden diese in die wirksame Substanz umgewandelt und dann gezielt freigesetzt. Eine derartige Verabreichung könnte Medikamentenmengen und Nebenwirkungen stark reduzieren, da die Wirksubstanzen erst im gewünschten Gewebe hergestellt und freigesetzt werden.

Die künstlichen Organellen sind vereinfacht dargestellt winzige hohle Kügelchen, auch Polymersome genannt, die sich von selbst aus amphiphilen Polymeren in Lösung bilden und im Inneren verschiedene Bestandteile wie Enzyme einschliessen können. Tomaž ist es in Zusammenarbeit mit seinen Kollegen aus dem Palivan-Team gelungen, eine Pore in die Polymermembran einzubauen, deren Durchlässigkeit sich durch äussere Faktoren steuern lässt. Er hat dazu chemisch veränderte, natürliche Membranproteine in die Membran integriert, die sich in Abhängigkeit vom pH-Wert öffnen und schliessen und damit den gezielten Austausch von Substanzen mit der Umgebung ermöglichen. Bei einem neutralen pH-Wert sind die Membranproteine undurchlässig – es findet keine Passage von Substanzen statt. Wird der pH-Wert der Umgebung jedoch leicht sauer, öffnet sich die Proteinschleuse. Substanzen können von aussen in das Polymersom gelangen und dort dank der Enzyme im Inneren umgesetzt werden. Das Produkt der Reaktion, beispielweise ein pharmazeutisch aktiver Wirkstoff, kann das Polymersom durch die offene Schleuse verlassen und vor Ort seine Wirkung entfalten.

Funktion auch im lebenden Organismus
In seiner Arbeit hat Tomaž Einfalt zunächst diese künstlichen Organellen hergestellt und den Öffnungsmechanismus getestet. Ihm gelang anschliessend auch die Integration der Polymersome in natürliche Zellen und der Nachweis, dass das System auch in lebenden Zebrafischen bestens funktioniert. «Wir denken, dass ein derartiger Mechanismus vor allem bei Entzündungen und Tumoren funktionieren kann, da hier häufig ein leicht saurer pH-Wert anzutreffen ist», erklärt er. Zusammen mit seinen Kollegen hat er zwei Patente angemeldet, mit der die Innovation seiner Arbeit geschützt werden soll.

Tomaž ist auch weiterhin fasziniert von den Möglichkeiten, welche die Polymersome bieten. In seiner jetzigen Position als Postdoc im Labor von Jörg Huwyler beschäftigt er sich unter anderem mit Liposomen (hohle Kügelchen mit einer Membran bestehend aus Phospholipiden). Er verfolgt, wie sie sich im Körper verteilen. Als Modell arbeitet er dabei mit Zebrafischen, die so transparent sind, dass sich die mit Fluoreszenzfarbstoff eingefärbte Liposomen unter dem Fluoreszenzmikroskop im lebenden Organismus beobachten lassen.

Begeisterung für die Forschung und breites Engagement
Auch weiterhin möchte Tomaž in der Forschung arbeiten. Er ist mittelfristig jedoch auch für einen Wechsel in die Industrie offen und kann sich zudem durchaus vorstellen, irgendwann eine eigene Firma zu gründen. Wichtig ist ihm zurzeit in Basel zu bleiben. Nach dem Studium in Slowenien und ERASMUS-Aufenthalten in Deutschland und England und den damit verbundenen zahlreichen Umzügen geniesst er es, hier einen idealen Lebensmittelpunkt gefunden zu haben.

Nach wie vor verbringt er etwa 15 Stunden pro Woche beim Training auf dem Fahrrad, im Wasser oder beim Laufen im Wald. Während er vor zwei Jahren noch bei der Europameisterschaft im Triathlon erfolgreich startete, stehen Triathlon-Wettkämpfe zurzeit nicht mehr auf dem Programm. Das heisst jedoch nicht, dass Sport eine weniger wichtige Rolle für ihn spielt. Als Leistungssportler sucht er nach wie vor Herausforderungen und hat auch die Disziplin, diese anzugehen und zu meistern.

Bemerkenswert ist, dass Tomaž bei diesem Pensum noch die Zeit und Energie findet, sich bei anderen Aktivitäten zu engagieren. Während der Promotion vertrat er die SNI-Doktorandinnen und Doktoranden als Repräsentant der SNI-Doktorandenschule. Er beteiligte sich an zahlreichen Outreach-Aktivitäten des SNI, sodass ihm 2016 der Outreach Award des SNI verliehen wurde. Vor kurzem nahm er am Science Slam der Universität Basel teil und hat nach wie vor Spass daran, auch Laien auf unterhaltsame Weise die Faszination seines Fachgebietes näher zu bringen.

In der Einladung zur Verteidigung seiner Doktorarbeit im Juni 2017 schrieb Tomaž an das SNI Management-Team: «Die SNI PhD School beweist nicht nur, dass es «Plenty of room at the bottom» gibt, sondern das die SNI-Studenten in der Lage sind, diesen «Room» mit neuen Ideen und Materialien zu füllen. » Tomaž Einfalt selbst ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie dies gelingen kann.