Praktikum am DKFZ

Dank der Auricher Wissenschaftstage hatten wir, Paulina Claaßen, Hanna Erdwiens und Lara Visser, die einzigartige Möglichkeit, während der Sommerferien 2022 ein zweiwöchiges Praktikum am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg zu absolvieren.

Dazu reisten wir am Sonntagmorgen, den 17.07.2022, mit dem Zug an. Als wir angekommen waren, begaben wir uns zunächst in unsere Jugendherberge und richteten uns dort ein. Anschließend schauten wir uns die Gebäude des DKFZs schon einmal von außen an, bevor wir dann in der Altstadt zu Abend aßen.

Am Montag startete unser Praktikum mit einer herzlichen Begrüßung durch Frau Anja Klefenz und Frau Angela Funk, die uns in den zwei Wochen betreut und angeleitet haben. Zunächst wurde uns von ihnen das Heidelberger Life-Science Lab vorgestellt, in dem wir die darauffolgenden zwei Wochen arbeiten durften. Daraufhin führten sie eine Sicherheits- und Pipetteneinweisung mit uns durch und klärten uns über das Gentechnikgesetz auf, sodass wir bereits am Nachmittag im Labor arbeiten konnten.

Laborteil

Unsere erste Arbeit im Labor beinhaltete eine diskontinuierliche Protein-Gelelektrophorese. Durch diese werden Proteine voneinander getrennt und in einem Bandenmuster sichtbar gemacht. Dafür gossen wir unsere eigenen SDS-Gele aus zwei Gelen, einem Sammelgel und einem Trenngel. Das Sammelgel diente dazu, die Proteine vor dem Trennvorgang auf eine Ebene zu bringen. Im Gegensatz dazu trennte das Trenngel die Proteine der Größe nach in einem elektrischen Feld. Das Gel beluden wir mit einem isolierten Protein (BSA) in verschiedenen Konzentrationen und einem Proteingemisch (FCS), dessen Konzentration uns unbekannt war.

Im Anschluss wandten wir die Proteinbestimmung nach Bradford an, um die unbekannte Konzentration des FCS-Proteingemisches genauer bestimmen zu können. Mithilfe eines Spektralphotometers konnten wir die Absorptionsstärke der verschiedenen Konzentrationen messen. Durch den Vergleich konnten wir dem FCS-Proteingemisch eine Konzentration zuordnen.

Des Weiteren führten wir im Labor eine Minipräp durch. Dies ist ein Verfahren zur Isolierung von Plasmid-DNA. Zunächst pickten wir kanamycin-resistente Bakterien und setzten eine Übernachtkultur an. Am nächsten Tag ernteten wir die Bakterien und führten das Verfahren der Minipräp fort.

Die durch die Minipräp gewonnene Plasmid-DNA mit der darin enthaltenen Resistenz gegenüber Kanamycin transformierten wir in Bakterien. Diese strichen wir auf drei Agarplatten aus. Die ersten beiden Platten waren mit dem Antibiotikum Kanamycin und im Gegensatz dazu die dritte mit dem Antibiotikum Ampicillin versetzt, gegen das die Bakterien nicht resistent waren. Auf eine der mit Kanamycin versetzten Agarplatten wurde statt der normalen Bakteriensuspension, eine Verdünnung von 1:100 ausgestrichen. Am nächsten Tag wurde sichtbar, dass die Bakterien nur auf den Agarplatten wachsen konnten, die mit Kanamycin versetzt waren.

Mit einem weiteren Teil der Plasmid-DNA erfolgte die Restriktionsanalyse. Hierfür zerlegten wir verschiedene DNA-Stränge mithilfe von Restriktionsendonukleasen in jeweils zwei DNA- Fragmente. Nach gelelektrophoretischer Auftrennung der DNA-Stränge im Agarosegel war es möglich, die DNA-Fragmente unter UV-Licht sichtbar zu machen. Während die ersten beiden DNA-Stränge nicht durch die Enzyme geschnitten wurden, teilten sich die DNA-Stränge der dritten und vierten Probe in zwei Fragmente. Jedoch war bei der dritten Probe nicht zwei, sondern nur eine Bande zu erkennen, da eines der beiden Fragmente sehr kurz war.

Nach drei Tagen Arbeit im Labor durften wir das erste Mal mit lebenden Zellen arbeiten. Da alle Arbeiten der Zellkulturen unter der sterilen Arbeitsbank durchgeführt werden, wurden wir zunächst über die Grundregeln für steriles Arbeiten aufgeklärt. Um diese Erkenntnisse praktisch anwenden zu können, durften wir mit Gebärmutterhalskrebszellen (HeLa-Zellen) arbeiten. Hierzu entfernten wir die Zellen aus ihrem Medium und setzten sie in eine neue Zellkulturflasche um, wo wir sie mit neuen Nährstoffen versorgten.

Zudem ermittelten wir die Konzentration von Leukämie-Zellen (Jurkat T-Zellen) mit der Neubauer-Zählkammer unter einem Mikroskop. Bei einem Teil der Jurkat T-Zellen, deren Konzentration uns durch die Zellzählung bekannt war, lösten wir den programmierten Zelltod (Apoptose) mithilfe eines Todesliganden aus. Den anderen Teil der Zellen erhitzten wir, um bei diesen einen traumatischen Zelltod (Nekrose) zu bewirken. Mit einem Durchflusszytometer bestimmten wir den Anteil der überlebenden Zellen und verglichen darüber hinaus die Morphologie der nekrotischen Zellen mit der der apoptotischen Zellen.

Überdies transfizierten wir die mit Fluoreszenz versetzte Plasmid-DNA unserer Minipräp in menschliche embryonale Nierenzellen (Hek 293T). Am nächsten Tag leuchteten die Zellen, die die Plasmide aufgenommen hatten, unter dem Fluoreszenzmikroskop grün.

In der zweiten Woche fiel der Laborteil unseres Praktikums aufgrund einer Corona-Erkrankung im Team des Life-Science Labs leider aus. Zum Glück konnten wir trotzdem viele verschiedene Abteilungen des DKFZs besuchen.

Abteilungsbesuche

Unser erster Abteilungsbesuch fand im Zentrum für präklinische Forschung im Tierstall des DKFZs statt. Frau Dr. Lena Hornetz stellte uns ihren Berufsalltag als Tierärztin in dieser Abteilung vor. Bevor wir die Tierhaltung besichtigen konnten, mussten wir Schutzkleidung überziehen, da die Tiere kein Immunsystem haben. Des Weiteren klärte uns Frau Dr. Hornetz darüber auf, dass die Tiere von Wissenschaftlern für Tierversuche in der Krebsforschung eingesetzt werden. Bei den Tieren handelt es sich um ca. 50000 Mäuse, 50 Ratten und ein paar wenige Meerschweinchen. Ein spezialisiertes Team von Tierärzten und Tierpflegern kümmert sich tagtäglich um die Tiere. Der Umgang mit den Tieren ist gesetzlich vorgeschrieben und wird durch regelmäßige, unangekündigte Besuche durch das Veterinäramt überprüft.

Als nächstes präsentierte uns Dipl.-Physiker Jens Lang die Abteilung für Strahlenschutz und Dosimetrie. In einer kurzen Präsentation erfuhren wir, dass diese Abteilung für die radiologische Sicherheit des Forschungszentrums und die Umsetzung der Strahlenschutzvorschriften verantwortlich ist. Daneben erklärte uns Herr Lang mithilfe von kurzen Videos die Grundlagen der radioaktiven Strahlung und dessen Auswirkungen auf den menschlichen Organismus.

Am darauffolgenden Tag hörten wir einen Vortrag von Frau Dr. Eva Krieghoff-Henning über den Krebsinformationsdienst (KID). Sie informierte uns über die Entstehung, Diagnose, Prävention und Behandlung von Krebs und erklärte uns die Aufgaben ihrer Abteilung. Der KID ist ein Angebot des DKFZs für Menschen mit Krebs, ihre Familien und Freunde sowie für alle Ratsuchenden, sich evidenzbasiert und unabhängig zu informieren. Ärzte beantworten kostenlos Fragen zum Thema Krebs in verständlicher Form, am Telefon oder per E-Mail.

Anschließend wurde uns die Durchflusszytometrie von Herrn Dr. Marcus Eich vorgestellt. In einer Präsentation erklärte er uns, dass ein Durchflusszytometer eine große Zellenzahl in kurzer Zeit analysieren und sortieren kann. Dabei kann das Gerät gesunde, apoptotische und nekrotische Zellen voneinander unterscheiden und trennen. Hierfür werden die Zellen mit einem Laser angestrahlt, wodurch sie ein charakteristisches Streulicht erzeugen. Dies illustrierte er uns nach seinem Vortrag an einem Durchflusszytometer im Labor.

Am nächsten Tag besuchten wir die Aquahaltung des DKFZs, in der verschiedene Arten von südafrikanischen Krallenfröschen gehalten werden. Die Tierpflegerin Milena Fichtmüller erklärte uns, dass die Frösche selbst nicht für Tierversuche genutzt werden, sondern ausschließlich ihr Laich. Während unseres Besuchs haben wir die Möglichkeit erhalten, die Frösche mit einem speziellen Griff selbst aus dem Becken zu holen.

Im Anschluss erhielten wir einen Einblick in die Abteilung der Medizintechnik. Von Herrn Armin Runz erfuhren wir, dass sich der 3D-Druck in der Medizintechnik stark etabliert hat und vielseitig eingesetzt wird. Er zeigte uns einige selbstangefertigte Modelle für die Wissenschaftler des DKFZs, die diese für ihre Forschungen benötigen oder wodurch sie ein besseres Verständnis über eine geplante Operation erhalten konnten. Unter anderem erstellten Herr Runz und sein Team mit dem 3D-Druck Modelle einer Bauchspeicheldrüse, eines Gehirns sowie einer Wirbelsäule.

Am vorletzten Tag unseres Praktikums besuchten wir die Abteilung für Hochdurchsatzsequenzierung. Frau Dr. Angela Schulz hielt zunächst einen Vortrag über den Ablauf der Hochdurchsatz-Sequenzierung und erläuterte uns wie heutzutage ein Genom gelesen wird. Mit dieser Art der Sequenzierung können Genome deutlich schneller gelesen werden als mit den bisherigen Verfahren. Dadurch eröffnen sich neue Möglichkeiten, um Krebserkrankungen auf molekularer Ebene zu analysieren und zu verstehen. Zum Schluss durften wir zusammen mit Frau Dr. Schulz die Sequenzier-Geräte in den Laboren anschauen.

Zuletzt besuchte uns M.Sc. Daniela Kocher und stellte uns die Konfokalmikroskopie vor. Bevor sie uns die Arbeit am Konfokalmikroskop im Labor zeigte, führte sie uns durch eine Präsentation in die Thematik ein. Durch den Vergleich mit einem herkömmlichen Mikroskop lernten wir, dass es sich um eine besondere Art der Mikroskopie handelt, da das Präparat durch einen Laser statt durch ein LED-Licht beleuchtet wird. Dadurch lässt sich das Präparat in einzelnen Bruchstücken und in verschiedenen Ebenen analysieren. Anschließend demonstrierte Frau Kocher uns den praktischen Umgang mit einem dieser Mikroskope und wir konnten einige interessante Gewebe untersuchen wie z.B. das Gehirn einer Maus.

Freizeit

Unsere Freizeit haben wir genutzt, um Heidelberg und umliegende Städte wie Mannheim und Frankfurt kennenzulernen. Noch am Ankunftstag erkundigten wir die Heidelberger Altstadt und ließen den Abend am Neckar ausklingen, welcher direkt an der Stadt entlang fließt. Die nächsten zwei Tage verbrachten wir aufgrund des warmen Wetters im Freibad, um uns abzukühlen. Am Freitag endete unsere Arbeit im Labor früher, sodass wir den Nachmittag dazu nutzen konnten mit der S-Bahn nach Mannheim zu fahren. Dort waren wir nach einer langen Shopping-Tour am Wasserturm Pizza essen. Direkt am nächsten Tag fuhren wir mit dem Zug in die nächste Stadt, nach Frankfurt. Besonders gut hat uns die Frankfurter Skyline gefallen. Am Sonntag besuchten wir mit der Bergbahn das Heidelberger Schloss und genossen die wunderschöne Aussicht über den Dächern der Altstadt. In der darauffolgenden Woche unternahmen wir ausschließlich etwas in Heidelberg. Beispielsweise schauten wir uns ein Inline-Hockey-Spiel an, gingen Eis essen und picknickten auf der Neckarwiese. Am letzten Abend wurden wir von einem der anderen Praktikanten im Life-Science Lab zum Grillen eingeladen.

Abschließend möchten wir uns ganz herzlich bei den Auricher Wissenschaftstagen für die einmalige Chance, ein Praktikum am DKFZ in Heideberg absolvieren zu dürfen, bedanken. Die Zeit im DKFZ war für uns nicht nur lehrreich, sondern zugleich auch sehr spannend und eindrucksvoll. Wir konnten unglaublich viele Eindrücke, Erlebnisse und Erinnerungen mitnehmen. Darüber hinaus lernten wir durch dieses Praktikum zahlreiche wunderbare Menschen kennen. Wir möchten uns daher vor allem bei Anja Klefenz und Angela Funk für die großartige Vorbereitung und Betreuung bedanken. Außerdem möchten wir uns auch noch für die zahlreichen Einblicke in die verschiedenen Abteilungen des DKFZs bedanken, insbesondere bei den jeweiligen Ansprechpartnern: Dr. Lena Hornetz, Dipl.-Phys. Jens Lang, Dr. Eva Krieghoff-Henning, Dr. Marcus Eich, Armin Runz, Milena Fichtmüller, Dr. Angela Schulz und M.Sc. Daniela Kocher.

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