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Matthias Mann (DE)

Finalist für den Europäischen Erfinderpreis 2019

Matthias Mann (DE)

Kategorie: Forschung

Sektor: Biochemie

Unternehmen: Max-Planck-Institut für Biochemie, Deutschland

PatenteEP1355666, EP2767834

Erfindung: Diagnose von Krankheiten durch Proteinanalyse

Der deutsche Professor Matthias Mann, ein Pionier auf dem Gebiet der Proteomik, spürt die Anzeichen von Krankheiten bei einem Menschen auf, bevor dieser tatsächlich krank wird. Dafür hat er Verfahren entwickelt, mit denen man die in den menschlichen Zellen produzierten Proteine schnell analysieren kann. Seine Erfindungen sollen Medizinern dabei helfen, Krankheiten besser vorhersagen, diagnostizieren und behandeln zu können.

Der Körper eines jeden Menschen reagiert auf seine ganz eigene Art auf Krankheiten und  Medikamente. Deshalb kommt es immer wieder vor, dass Ärzte mit ihren Diagnosen nicht bei allen Patienten richtig liegen und die verordneten Medikamente nicht anschlagen. Behandlungserfolge bleiben aus oder Patienten werden unnötig aggressiven Medikamenten ausgesetzt. Der interdisziplinäre Wissenschaftler Matthias Mann hatte die Idee, dass dieses Problem vielleicht dadurch gelöst werden könnte, dass man sich die Proteine in den Zellen eines Patienten näher anschaut.  Damit hat er der neuen Wissenschaft der Proteomik den Weg geebnet.

1994 ließ Mann ein neues Verfahren zur Quantifizierung sämtlicher in einer biologischen Probe enthaltenen Proteine patentieren. Mit diesem Verfahren, der sogenannten Nano-Elektrospray-Ionisation, werden Proteine aus menschlichen Zellen extrahiert. Dann werden diese Proteine untersucht und identifiziert. Dazu werden die Proteine nach der Entnahme verdampft und elektrisch geladen. Im aufgeladenen Zustand lassen sich Masse und Identität eines jeden Proteins daraus ableiten, wie weit es in einem magnetischen Feld abgelenkt wird. Tausende von Proteinen werden gleichzeitig entschlüsselt,  alle Prozesse, die in einer jeden Zelle des Patienten ablaufen, werden abgebildet. Wenn die Ärzte die einzigartige Kombination von Proteinen, die in einem Patienten aktiv sind, kennen und verstehen, was dies bedeutet, können sie personalisierte, d. h. speziell auf diesen Patienten zugeschnittene Arzneien konzipieren - zielgenau und wirksam. 2012 beschrieb Mann eine Ergänzung zu diesem Verfahren. Sie nennt sich SILAC, das steht für "Stable Isotope Labelling by Amino acids in Cell culture", was sich in etwa mit "Stabil-Isotopenmarkierung durch Aminosäuren in Zellkulturen" wiedergeben lässt. Dabei werden Kohlenstoffatome gegen ein schwereres Isotop ausgetauscht. Dadurch verändert sich die Masse des Proteins und gesunde Zellen werden dann ein wenig schwerer als kranke Zellen. Auf diese Weise lassen sich also mithilfe von Zellen Proteinkonzen­trationen bestimmen. Dadurch wird die Genauigkeit des Verfahrens verbessert. Mann hat mittlerweile weltweit 36 Patente angemeldet, um seine bahnbrechende Erfindung  leistungsfähiger und anwenderfreundlicher zu machen.

In den letzten beiden Jahrzehnten haben Proteinbestimmungen den Forschern zu ganz neuen Erkenntnissen über die Entstehung von Krankheiten und Wege zu wirksamen Medikamenten verholfen. Die Technologie wird aktuell bereits eingesetzt, um bisher schwer zu erfassende Krankheiten wie Brustkrebs oder die Fettlebererkrankung zu erkennen. Die durch das Verfahren gewonnenen Informationen könnten auch Licht in die Ursachen von Krankheiten bringen, über die bislang wenig bekannt ist. Mit der Methode könnten "Biomarker" identifiziert und neue Behandlungsmöglichkeiten gefunden werden. Um ihre Arbeitsergebnisse zu vermarkten, haben Mitglieder von Manns Forschungsteam am Max-Planck-Institut für Biochemie in Deutschland das Spin-out-Unternehmen PreOmics gegründet. Durch die Vergabe von Lizenzen für Manns Patente konnte das Unternehmen einen Kit entwickeln,  mit dem auch Nicht-Fachleute Proben für Proteomanalysen aufbereiten können. Auch wenn das Unternehmen noch in den Kinderschuhen steckt, hat es für 2017 einen Umsatz von 550 000 EUR vermeldet. Immerhin 12 Arbeitsplätze hat es bereits geschaffen.

Neben seiner Arbeit am Max-Planck-Institut für Biochemie leitet Mann auch Forschungsteams an der Universität Kopenhagen. Er ist Autor von mehr als 700 wissenschaftlichen Publikationen und gilt als einer der am häufigsten zitierten Wissenschaftler weltweit. Seine erfolgreiche interdisziplinäre Ausrichtung führt er auf seine Neugierde zurück. Man habe ihm beigebracht, ein Wissenschaftler dürfe keine Angst davor haben, unbekanntes Terrain zu betreten. Die Grundlagenforschung übt noch immer eine große Faszination auf ihn aus, auch wenn er sich heute mehr darauf konzentriert, seine Erfindungen in die klinische Praxis zu überführen.  

  • Matthias Mann

    Matthias Mann

  • Diagnose von Krankheiten durch Proteinanalyse

    Diagnose von Krankheiten durch Proteinanalyse

  • Matthias Mann und Kollegen

    Matthias Mann und Kollegen

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