Dem Altern auf der Spur – Daniel Stähli gewinnt Preis für die beste Masterarbeit

Daniel Stähli hatte eine tolle Zeit in Stanford und hat dort eine exzellente Masterarbeit geschrieben.

Den Preis für die beste Masterarbeit in Nanowissenschaften an der Universität Basel aus dem Jahr 2019 hat Daniel Stähli gewonnen. Der junge Nanowissenschaftler hat die exzellente Arbeit über Altersprozesse der Bluthirnschranke an der Stanford University (Palo Alto, Kalifornien, USA) im Labor von Professor Dr. Tony Wyss-Coray, einem der führenden Altersforscher, geschrieben. Er hat in den neun Monaten in Stanford nicht nur mit zahlreichen wissenschaftlichen Methoden gearbeitet, sondern auch den Optimismus, die Begeisterung und Offenheit der Kollegen dort schätzen gelernt. Für Daniel war die Zeit in Kalifornien ein gelungener Abschluss seines Studiums in Nanowissenschaften, das er jederzeit wieder wählen würde.

Schon früh an Naturwissenschaften interessiert
Für Daniel Stähli war schon als kleiner Junge klar, dass er Wissenschaftler werden möchte. Die Naturwissenschaften begeisterten ihn auch während seiner Schulzeit am Gymnasium Kirschgarten in Basel. Ausschlaggebend für die Wahl des Studiums der Nanowissenschaften war dann der Besuch der Veranstaltung «Weltenreise», bei der die Universität Basel Besucherinnen und Besucher auf eine Reise vom Kosmos in die Nanowelt mitnahm. «Ich war mit einem Kollegen bei dieser «Weltenreise» im Schauspielhaus Basel. Dort erfuhren wir zum ersten Mal von dem interdisziplinären Nano-Studiengang. Es tönte spannend und modern», erinnert sich Daniel, der daraufhin zusammen mit seinem Kollegen mit dem Nanostudium in Basel begann.

Projekt- und Masterarbeiten waren das Highlight
Das Bachelorstudium empfand Daniel dann als ziemlich «durchgetaktet» und fordernd, aber auch sehr lehrreich. Er sieht es rückblickend als ideale Vorbereitung für das folgende Masterstudium, das ihm deutlich besser gefallen hat. «Es war toll, dass wir im Masterstudium mit zwei Projekt- und einer Masterarbeit tiefer in drei verschiedene Bereiche eintauchen konnten. Wir waren bei der Wahl der Themengebiete ganz frei und wurden dabei unterstützt, Erfahrung im Ausland zu sammeln», fasst er die aus seiner Sicht positivsten Aspekte zusammen.

Für seine erste Projektarbeit, die er am Department für Biomedizin im Labor von Professor Dr. Daniela Finke absolvierte, untersuchte er die Ausdifferenzierung von Stammzellen zu Lymphocyten, die ein wichtige Rolle bei der Immunantwort in Geweben spielen. Für die zweite Projektarbeit nutzte Daniel ein SNI-Reisestipendium und verbrachte drei Monate am International Iberian Nanotechnology Laboratory in Braga (Portugal) bei Dr. Pieter de Beule. Hier war er vor allem mit Programmierung und statistischen Analysen von fluoreszenzmikroskopischen Analysen von Membranproteinen beschäftigt.

Erfolgreiche Eigeninitiative
Für Daniel stand fest, dass er für seine Masterarbeit ebenfalls im Ausland arbeiten wollte. Da ihn die Forschung rund um das Thema Altern besonders interessierte, suchte er im Internet nach Arbeitsgruppen, die sich mit dieser Thematik beschäftigen. Eine der Koryphäen auf diesem Gebiet ist Professor Dr. Tony Wyss-Coray von der Stanford University (Palo Alto, Kalifornien, USA). Er konnte an Mäusen zeigen, dass die Transfusion von Plasma junger Mäuse einen Verjüngungseffekt bei alten Mäusen bewirkt.

Daniel schrieb ihn an und bekam recht schnell eine Zusage. «Allerdings ist so ein Auslandsaufenthalt, vor allem in den USA, mit einem enormen administrativen Aufwand verbunden», bemerkt er. Den ersten Kontakt hatte Daniel im Februar 2018 hergestellt, im Juli bekam er von der Universität Stanford die Bestätigung und erst im Oktober begannen dann für ihn neun spannende, intensive Monate in Kalifornien.

«Ich war zutiefst beeindruckt von Daniels Leidenschaft und Hingabe für die Wissenschaft und seiner Begabung für experimentelle Forschung. Wir hätten ihn gerne noch länger bei uns gehabt.»

Professor Dr. Tony Wyss-Coray, Stanford University (Palo Alto, Kalifornien, USA)

 

Rolle der Bluthirnschranke beim Altern
Thematisch beschäftigte sich Daniel in seiner Masterarbeit mit der Bluthirnschranke und deren Durchlässigkeit für Proteine. Die Bluthirnschranke ist eine selektive Barriere, die das Gehirn vom Rest des Körpers abschirmt und die Aufnahme von Plasmaproteinen reguliert und einschränkt. Sie wird von Endothelzellen mithilfe von Perizyten und Astrozyten gebildet. Mit zunehmendem Alter und bei neurodegenerativen Krankheiten wie Alzheimer vermindert sich die hohe Selektivität der Barriere und verschiedene Substanzen können ins Gehirn gelangen, die bei einem jungen gesunden Hirn nicht nachzuweisen sind. Das genaue Verständnis der Bluthirnschranke ist wichtig, um neurodegenerative Krankheiten zu behandeln. Eine intakte Bluthirnschranke verhindert nämlich auch, dass therapeutische Antikörper ins Gehirn gelangen.

Daniel hat nun untersucht wie sich die Bluthirnschranke mit dem Alter verändert. Zusammen mit seinem Betreuer Andrew Yang entwickelte er eine neue Methode, um die Durchlässigkeit der Bluthirnschranke zu testen und den normalen Altersprozess der Bluthirnschranke bei Mäusen zu untersuchen. Dazu markierten sie zunächst alle Proteine des Blutplasmas. Anschliessend untersuchten sie, welche dieser Proteine in den Gehirnzellen sowie in den Endothelzellen, welche die Bluthirnschranke ausmachen, nachweisbar waren. Sie identifizierten bestimmte Gene, welche die Aufnahme von Plasma in die Endothelzellen unterstützen.

Die Ergebnisse zeigten, dass zahlreiche Proteine die Bluthirnschranke passieren können. Während in jungen Jahren die Aufnahme spezifisch über bestimmte Rezeptoren erfolgt, kommt es mit zunehmendem Alter zu einer unspezifischen Passage. Insgesamt nimmt dabei aber die Aufnahme von Plasmaproteinen nicht zu, sondern tendenziell sogar eher ab. Zeigen konnte er auch, dass die Zahl der Perizyten, einer der Zelltypen, die die Bluthirnschranke ausmachen, mit dem Alter abnimmt.

Die Arbeit belegte nicht nur, welche Vorgänge durch Altern ausgelöst werden, sondern wies auch nach, welche Proteine die Bluthirnschranke überwinden. Diese könnten in Zukunft als mögliche Shuttle für Therapeutika dienen.

Einmalige Erfahrung
Für Daniel war das dreiviertel Jahr in Palo Alto eine ganz besondere Zeit, die er nicht missen möchte. «Ich hatte grosses Glück, so gut von Andrew betreut worden zu sein. Wir haben extrem viel und hart gearbeitet – aber es war schön und spannend.» Den krönenden Abschluss bildete nicht nur die jetzt ausgezeichnete Masterarbeit. Seine Daten haben auch zu einer Veröffentlichung des Teams in «Nature» beigetragen, die kürzlich publiziert wurde.

Seine Kolleginnen und Kollegen im Labor hatten massgeblichen Anteil daran, dass Daniel die Zeit so positiv erlebt hat. Er war beeindruckt von dem Optimismus, der Energie und Offenheit, mit der ihm andere Doktoranden, Postdocs und Professoren begegnet sind. «Die Stimmung in der ganzen Bay Area ist enorm motivierend. Etliche exzellente Unis und führende Firmen in den Life Sciences kommen da auf dichtem Raum zusammen. Sie arbeiten eng zusammen, haben enorme Mittel zur Verfügung und alles scheint möglich», bemerkt er.

Doch es war nicht nur Daniel, der begeistert war. Auch sein Betreuer in Stanford Tony Wyss-Coray äusserte sich sehr positiv über das Engagement und die Leistung des jungen Schweizers: «Ich war zutiefst beeindruckt von Daniels Leidenschaft und Hingabe für die Wissenschaft und seiner Begabung für experimentelle Forschung. Wir hätten ihn gerne noch länger bei uns gehabt.»

Im Gehirn von alten Mäusen konnte Daniel Verkalkungen nachweisen (Bild: Daniel Stähli).

Doktorarbeit als nächster Schritt
Für Daniel liegt der nächste Schritt seiner wissenschaftlichen Karriere voraussichtlich jedoch in der Schweiz. Nach einem sechsmonatigen Zivildienst, den er gerade absolviert, möchte er mit der Doktorarbeit beginnen. Dazu schaut er sich gerade verschiedene Gruppen an der Universität Basel, der ETH Zürich und der EPF Lausanne an. Thematisch gibt es verschiedene Gebiete in den Life Sciences, die ihn interessieren und die er gerne weiterverfolgen würde.

Eine gute Entscheidung
Zurückblickend ist er froh, sich vor sieben Jahren für die Nanowissenschaften entschieden zu haben. Er schätzt es nach wie vor, dass er so unterschiedliche Erfahrung sammeln konnte – nicht nur in verschiedenen Fachgebieten, sondern dank der Unterstützung und Förderung von SNI, Universität Basel, Freier Akademischer Gesellschaft und seiner Eltern auch in unterschiedlichen Ländern.

Das Studium war jedoch nicht nur fachlich eine Bereicherung für den 25-jährigen Basler. «Ich habe viele sehr gute Freunde gewonnen», bemerkt er. Seine Arbeit im Vorstand des Nanovereins, in dem sich die Studierenden des Nanostudiums der Universität Basel zusammenschliessen, hat sicher dazu beigetragen, zahlreiche Kontakte aufzubauen und die Studienzeit rückblickend so positiv zu bewerten.

Wir gratulieren Daniel ganz herzlich zu dieser exzellenten spannenden Masterarbeit und wünschen ihm alles Gute für die Zukunft!

Weitere Information

Wyss-Coray Forschungsteam

Veröffentlichung in «Nature»