©Alciro Theodoro da Silva
Text von: Heidi Niemann

Die mehrfach ausgezeichnete Biochemikerin Melina Schuh hat ihre Berufung gefunden – bei der Erforschung menschlicher Eizellen und als Direktorin des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie in Göttingen.

Erforschung der Eizellen von Säugetieren 

Bahnbrechende Forschungsarbeiten haben zumeist eines gemeinsam: Am Anfang steht eine Frage. Bei Melina Schuh, Direktorin des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie in Göttingen, war es einst eine mit biologischem Hintergrund: „Können wir nicht auch Eizellen von Säugetieren bei ­ihrer Entwicklung beobachten, um so mehr über den Menschen zu lernen?“, fragte sie als wissbegierige junge Doktorandin ihren Forschungsgruppenleiter am Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie in Heidelberg, der sich bis dato den Zellen von Seesternen widmete. Die Biochemikerin war nach ihrem Studium 2004 nach Heidelberg gewechselt, wo sie in der Gruppe des Molekularbiologen Jan Ellenberg einen Platz ergattern konnte. Schuh hatte sich schon früh für die Mikroskopie interessiert, und Ellenberg war einer der Pioniere auf dem Gebiet der Lebendzellmikroskopie.

Auch das Forschungsthema fand sie spannend: Die Wissenschaftler wollten mithilfe leistungsstarker Mikroskope neue Erkenntnisse darüber gewinnen, wie Leben entsteht, und untersuchten dafür die Vorläufer­zellen der Eizellen von Seesternen. Seesterne eignen sich gut für solche Untersuchungen, weil ihre Oozyten – so nennt man diese Vorläuferzellen – durchsichtig sind und außerhalb des Körpers heranreifen. Melina Schuh schwebte indes ein anderes Projekt vor, das deutlich schwieriger umzusetzen war: Sie wollte Eizellen von Säugetieren untersuchen, deren Entwicklung ähnlich wie beim Menschen verläuft. Ellenberg unterstützte die Idee, und so konnte Schuh versuchen, einen ganz neuen Forschungsansatz zu realisieren. Dies war ausgesprochen knifflig, weil sich bei Säugetieren die Oozyten normalerweise im Inneren des Körpers entwickeln. Schuh musste also einen Weg finden, die Vorläuferzellen außerhalb des Körpers zu kultivieren, und zwar so, dass diese über viele Stunden hinweg unter einem hochauflösenden Mikroskop verfolgt werden konnten.

Ein derart langer Untersuchungszeitraum war nötig, weil Schuh einen speziellen Prozess untersuchen wollte, dem bei der geschlechtlichen Fortpflanzung eine Schlüsselrolle zukommt: Damit es zur Befruchtung kommen kann, muss die Eizelle zunächst den doppelt vorhandenen Chromosomensatz halbieren, um Platz für die Chromosomen des Spermiums zu schaffen. Diese frühe Form der Zellteilung – die so genannte Meiose – zieht sich bei Säugetieren über viele Stunden hin. Nach vielen Versuchen hatte es die Doktorandin schließlich geschafft: Schuh gelang es mit ihren neu entwickelten ­Methoden, diesen grundlegenden Mechanismus der Ei-Entwicklung in lebenden Maus-Eizellen sichtbar zu machen.

» Das sind ganz tolle Momente, wenn man in einer win­zigen Eizelle, die ja nur 100 Mikrometer groß ist, eine neue Struktur und einen neuen Prozess beobachten kann.«

Der Weg zum Max-Planck-Institut 

Diese viel beachtete wissenschaftliche Pionierleistung markierte den Beginn einer steilen Karriere: „Direkt nach meiner Doktorarbeit wurde ich 2008 Gruppenleiterin in Cambridge“, erzählt die heute 41-Jährige. Das dortige MRC Laboratory of Molecular Biology ist eine der weltweit renommiertesten Forschungseinrichtungen auf dem Gebiet der Molekularbiologie – hier haben einst Francis Crick und James Watson die DNA-­Struktur aufgeklärt. Nicht nur deshalb war Schuh begeistert, an diesem legendären Institut arbeiten zu dürfen. Die Nachwuchswissenschaftlerin konnte hier ihre neu etablierten Methoden einbringen und ihre Forschungen nahtlos mit einer eigenen Gruppe weiterführen. „Diese Möglichkeit hätte ich nirgendwo anders ­gehabt“, sagt sie. Während ihrer Zeit in England kamen auch ihre ersten beiden Kinder zur Welt.

Doch so gut es ihr in Cambridge auch gefiel – sie zögerte nicht lange, als das Angebot aus Göttingen kam, dort ab 2016 eine Direktorenstelle am Max-Planck-­Institut für biophysikalische Chemie zu übernehmen. „Ich hatte in England eine feste Stelle an einem tollen Institut, aber der Wechsel an das renommierte MPI in Göttingen war einfach zu verlockend“, sagt Schuh. „Dass wir damit wieder in die Nähe meiner Heimat und die Nähe unserer Familien zogen, war natürlich ein zusätzlicher Pluspunkt.“ Sowohl sie als auch ihr Ehemann Björn kommen aus Bad Pyrmont, wo sie sich bereits zu Abi-Zeiten kennengelernt hatten. „Und Göttingen ist einfach eine tolle Stadt, um zu arbeiten, aber auch gleichzeitig eine Familie zu haben.“

In der Universitätsstadt begeistern sie vor allem die Forschungsvielfalt und die zahlreichen Koopera­tionsmöglichkeiten. „Das wissenschaftliche Umfeld ist wirklich einzigartig“, sagt Schuh. „Wir können von Methoden profitieren, die hier entwickelt wurden.“ Ein Beispiel ist die von Nobelpreisträger Stefan Hell entwickelte STED-Mikroskopie, die sie in ihrem Labor nutzt, um neue Einblicke in das Innere von Zellen zu bekommen. Für die Biochemikerin ist das Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie der beste Platz, um Forschung zu betreiben: „Es ist eine große Ehre und ein großes Geschenk, an einem der renommiertesten und größten Institute der Max-Planck-Gesellschaft arbeiten zu dürfen.“

Warum ist die Entwicklung von Eizellen bei Säugetieren so fehler­anfällig?

In ihrer Grundlagenforschung geht sie Fragen nach, die auch medizinisch von großer Relevanz sind: Warum ist die Entwicklung von Eizellen bei Säugetieren so fehler­anfällig? Statistisch führt bei Frauen nur jede dritte Befruchtung zu einer erfolgreichen Schwangerschaft – was genau läuft bei der Entwicklung befruchtungsfähiger Eizellen häufig schief? Was ist die Ursache dafür, dass Embryos bereits früh in der Schwangerschaft sterben oder erst gar keine Schwangerschaft zustande kommt?

Um Antworten auf diese Fragen zu finden, hat Schuh mit ihrem Team Methoden entwickelt, mit denen sich auch lebende menschliche Eizellen untersuchen lassen. Erstmals konnte der genaue Ablauf der Entstehung einer menschlichen Eizelle charakterisiert werden. Dabei stellte sich heraus, dass die Entwicklung noch langsamer, komplexer und störungsanfälliger verläuft als erwartet. Die Untersuchungen mit leistungsstarken Lichtmikrosko­pen gaben genauere Hinweise darauf, wie Fehler bei der Halbierung des Chromosomensatzes zustande kommen und welche spezifischen Schritte besonders fehlerhaft sind.

Ein weiteres Forschungsthema: Warum steigt mit zunehmendem Alter die Wahrscheinlichkeit für Fehlgeburten, und warum nimmt die Fruchtbarkeit ab? Dass die Qualität unreifer Eizellen – die bereits von Geburt an bei jeder Frau angelegt sind – mit deren Alter abnimmt, war bekannt. Was indes nicht bekannt war, war der Grund für diese ,Baufälligkeit‘. Schuh fand mit ihrem Team heraus, dass es offenbar zu altersbedingten Veränderungen in der Chromosomen-Architektur kommt. „Bei menschlichen Eizellen fallen die Chromosomen mit der Zeit auseinander“, erläutert die Biochemikerin.

Dass sich Schuh einmal für die Architektur von winzigen Chromosomen interessieren würde, war anfangs keineswegs ausgemacht. Nach dem Abitur hatte sie keine feste Vorstellung, welche Richtung sie beruflich einschlagen wollte: „Ich hatte viele Interessen und habe mich damals auch für ein Architekturstudium beworben.“ Am Ende entschied sie sich dann für das Studium der Biochemie in Bayreuth.

Managerin für Beruf und Familie 

Wie sich schon bald herausstellte, war dies genau die richtige Wahl. Ab 2002 wurde die begabte Studentin mit einem Stipendium der Studienstiftung des deutschen Volkes gefördert. Nach weiteren Stipendien folgten schon bald die ersten wissenschaftlichen Auszeichnungen. Schuh erhielt unter anderem den Early Career Award und später die Colworth Medal der Biochemical Society, außerdem die Goldmedaille der European Mo­lecular Biology Organization (EMBO). Als bisher größte Ehrung erhielt sie 2019 die höchste deutsche Wissenschaftsauszeichnung: den Gottfried-Wilhelm-Leibniz-­Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft.

Während sie früher viele Experimente noch selbst ­gemacht hat, ist sie inzwischen vor allem damit beschäftigt, die Forschungsarbeiten ihres Teams zu betreuen. Doch noch heute sind es die gleichen Dinge, die sie an ihrer Arbeit begeistern – wenn ihr beispielsweise eine Doktorandin ihre neuesten Mikroskopie-Daten zeigt: „Das sind ganz tolle Momente, wenn man in einer win­zigen Eizelle, die ja nur 100 Mikrometer groß ist, eine neue Struktur und einen neuen Prozess beobachten kann.“

Seit ihrem Wechsel nach Göttingen sind auch neue private Herausforderungen hinzugekommen: Sie ist inzwischen vierfache Mutter, das jüngste Kind ist zwei, das älteste neun Jahre alt. Um sowohl Beruf als auch Familie gerecht werden zu können, muss sie ihren Alltag gut durchstrukturieren. „Deshalb werde ich auch manchmal ungeduldig, wenn sich Meetings unnötig lange hinziehen“, sagt sie mit einem Lächeln im Gesicht. Ohne Kompromisse gehe es ohnehin nicht: „Auch wenn ich gerne möchte: Ich kann nicht jede Einladung zu einem Vortrag annehmen, und ich kann auch nicht für jedes Kind eine Schultüte basteln.“ Am wichtigsten ist es ihr, die freie Zeit intensiv mit den Kindern zu verbringen. Hierfür sei es hilfreich, Haushaltsarbeit so weit wie möglich an andere abzugeben. Alle Aufgaben, die dennoch tagtäglich anfallen, teile sie sich mit ihrem Mann – ebenso wie ihr Hobby: Beide sind leidenschaftliche Mountainbiker. Erst kürzlich waren sie an ihrem zehnten Hochzeitstag zum Biken im Harz. „Das hat riesigen Spaß gemacht“, sagt Melina Schuh zufrieden.

Doch am glücklichsten sei sie darüber, dass sie vier gesunde Kinder habe. Durch ihre Forschungen weiß sie, dass dies alles andere als selbstverständlich ist. „Umso mehr weiß ich es als Wunder zu schätzen, wenn ein neuer Mensch entsteht.“ƒ