Biophysiker Andreas Horner

"Die Bausteine des Lebens verstehen lernen"

Die Forschungsobjekte des Schwertberger Biophysikers Andreas Horner sind selbst für die besten optischen Mikroskope unsichtbar. Als Teil eines hochspezialisierten Teams erforscht er an der Linzer Johannes Kepler Universität (JKU) Proteine und Zellmembranen. Wissen, das für neue Medikamente über High-Tech Filter bis zur Entwicklung künstlicher Organe unverzichtbar ist.
LINZ. SCHWERTBERG. Was macht ein Protein-Ingenieur? Und wo schlagen sich seine Erkenntnisse nutzbringend nieder?
"Ich untersuche die Eigenschaften mikroskopisch kleiner körpereigener Werkzeuge, welche aus bestimmten Eiweißmolekülen, den Proteinen, aufgebaut sind. Man kann sie mit Schlüsseln vergleichen. Sie öffnen oder schließen 'Türen' in der Zellhaut,  um  lebensnotwendige Moleküle wie Wasser, Zucker oder Harnstoff in die Zelle zu bringen. Ziel ist, zu verstehen, was und wie das eigentlich passiert. So kann man darauf aufbauend etwa krankmachende Veränderungen, also Mutationen, eines Proteins, untersuchen. Diese in Bezug zu bestimmten Beschwerden gesetzt setzen ermöglicht eine gezielte Therapieentwicklung", erklärt der Experte. 

Grundlagen für maßgeschneiderte Therapien

Viele Therapien sind derzeit Flächenbombardements - mit Nebenwirkungen auch an "gesunden" Prozessen und Strukturen. Bedrohungen vorab zu identifizieren und  maßgeschneidert zu bekämpfen, wäre natürlich effizienter und schonender.  Etwa die "Türen" in Körperzellen für Angreifer versperren oder deren eigene Versorgungskanäle blockieren; sie damit von Nahrung und Energie abschneiden. 
Andreas Horner nimmt in einer aktuellen Kooperation von JKU und Medizintechnik der FH OÖ so einen Kandidaten unter die Lupe, der als Versuchskaninchen dienen soll: das Bakterium Helicobacter pylori.  Mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung ist damit infiziert. Es löst chronische Gastritis, Magengeschwüre und Magenkrebs aus und wird zunehmend antibiotikaresistent.

Gastritis-Bakterium als Versuchskaninchen

"Wir wollen zuerst die grundlegende Funktion eines einzelnen Proteins, das für dieses Bakterium überlebenswichtig ist, verstehen. Nächster Schritte ist die Erforschung von Substanzen, welche die Funktion dieses Proteins gewünscht verändern. Diese werden in einer Zellkultur an Helicobacter pylori getestet. Dann brauchen wir noch Wege, diese Substanzen an die entscheidende Stelle im Körper zu bringen. Erst dann folgen Studien an Tieren und später Menschen", schildert Horner den Ablauf. Das alles sei keine Einbahnstraße, sondern eher ein vor und zurück.  Faustwert bis zur Verfügbarkeit eines Medikaments sei 20 Jahre. "Das hängt aber stark von der Finanzierung ab, ebenso von einer  Priorisierung durch die politischen Entscheidungsträger. Was bei gemeinsamem Wollen geht, haben wir während der Corona-Pandemie in der Bündelung aller Kräfte zur Impfstoffentwicklung gesehen!"

Unvorstellbar kleine Strukturen

Dass man als Biophysiker nicht ins Mikroskop blicken und an Molekülen wie mit  Legosteinen bauen kann, ist die große Herausforderung. Die Abmessungen sind unvorstellbar klein: weniger als fünf Nanometer (nm) - fünf Millionstel Millimeter! Zum Vergleich: Ein menschliches Haar hat etwa 50.000 Nanometer Durchmesser,  eine rote Blutzelle 8.000nm, ein Coli-Bakterium 500nm. Das Corona-Virus ist zwischen 60 und 140nm groß, selbst seine "Stacheln" sind zwei bis dreimal länger als die Proteine, welche der Schwertberger untersucht. Er kann seine Proben nicht sehen, Messungen nur indirekt beurteilen. Die Partner von der FH versuchen daher, neue Techniken zur hochauflösende direkten Darstellung zu entwickeln.

Forschung an Filtern und für künstliche Organe

Andreas Horner fokussiert sich hingegen auf einen harnstoffdurchlässigen Membrankanal, genannt HpUreI, über den sich Helicobacter pylori mit Harnstoff versorgt. Versteht man die Funktion von HpUrel, dann kann man diesen Kanal blockieren und das Bakterium so effektiv schwächen. Großes Potential bietet die HpUrel-Erforschung für die Entwicklung industriell einsetzbarer Filtermembranen zur Wasserreinigung, Entsalzung, Antibiotika-Abscheidung oder für Medikamenten-Verabreichungssysteme. Und auch Gewebe für künstliche Nieren oder Lebern rückt mit wachsendem Wissen immer näher.

Zur Person:

Assoz. Prof. Dr. Andreas Horner studierte nach der Matura am  BRG Fadingerstraße in Linz Technische Physik im Studienzweig Biophysik an der JKU Linz mit anschließendem Doktoratsstudium der technischen Wissenschaften bis 2012 inklusive mehrmonatigen Forschungsaufenthalts in Chicago. 2019 folgte die Habilitation in Biophysik an der JKU. Seine Forschungsschwerpunkte sind Protein-Engineering und zelluläre Membrankanäle. Der 38-Jährige wohnt mit seiner Partnerin und zwei Kindern in Schwertberg und lebt sein Interesse an Biologie und Natur auch privat als Hobby-Bioimker und Gartenfan ebenso wie bei Sport und Reisen aus.