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Award of Excellence für die Bioinformatikerin Michaela Willi

Im Dezember verleiht das Bundeministerium für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft (BMWFW) jährlich den „Award of Excellence“ an die 40 besten AbsolventInnen von Doktoratsstudien innerhalb eines Studienjahres. In diesem Jahr wird auch die Bioinformatikerin Michaela Willi, Absolventin des MCBO PhD-Studiums unter Zlatko Trajanoski, für ihre herausragende Dissertation ausgezeichnet.

Mit nicht einmal dreißig Jahren Erstautorin von gleich drei exzellent publizierten Forschungsarbeiten zu sein, ist nicht alles, was die erfolgreiche Jungforscherin Michaela Willi ausmacht. Nach der Prämierung einer der Forschungsarbeiten aus ihrer Dissertation im Rahmen des MCBO-Programms ist sie mit ihrer Doktorarbeit nun auch unter den 40 besten PhD-AbsolventInnen, die vergangenen Donnerstag im Rahmen einer feierlichen Übergabe vom BMWFW in Wien mit dem Staatspreis „Award of Excellence“ ausgezeichnet wurde.

Sprungbrett MCBO-Programm
Die Absolventin des UMIT-Studiengangs Biomedizinische Informatik konnte in diesem Jahr unter der Betreuung von Zlatko Trajanoski, Direktor der Sektion für Bioinformatik am Innsbrucker Biozentrum, ihr im November 2013 begonnenes Doktorat im PhD-Programm Molecular Cell Biology abschließen. Die Tatsache, dass der Genetiker Lothar Hennighausen vor zwei Jahren für sein Labor am NIDDK/NIH (National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases / National Institutes of Health) in Bethesda, USA auf der Suche nach einer Bioinformatikerin war und dafür bei Zlatko Trajanoski anfragte, führte die junge Bioinformatikerin über den Atlantik. Das am NIH etablierte „Individual Graduate Partnership-Program“ ermöglichte es, dass Michaela Willi als PhD Studentin im Zuge Ihrer Dissertation zu spezifischen Regulatoren der Genexpression, sogenannten Enhancern, am NIH forschte, und dennoch an ihrer “Heimuniversität” promovierte. „Das MCBO-Doktoratsstudium an der Medizin Uni Innsbruck bietet ideale Voraussetzungen für zielstrebige und reiselustige Leute wie mich. Auslandsaufenthalte während des PhD-Studiums werden begrüßt, das Kurssystem ist sehr flexibel und Prof. Flucher und Prof. Teis waren als Studiengangsleiter immer sehr entgegenkommend, wenn es darum ging, Vorlesungen und Prüfungen anzuerkennen. Nur so konnte ich das PhD-Studium, das ich knapp zur Hälfte am NIH absolvierte, auch erfolgreich beenden“, erzählt Willi, die noch bis Juli nächsten Jahres eine PostDoc-Stelle im Labor Hennighausen innehat und sich in Zukunft am liebsten in einem Labor an der US-Ostküste sehen würde. Auch, weil die USA  im wissenschaftlichen Umfeld gute und finanziell attraktive Möglichkeiten biete und die Forschung in der Bevölkerung einen hohen Stellenwert habe.

Genetische Regulatoren im Visier
In ihre nun ausgezeichnete Dissertation sind insgesamt fünf publizierte Forschungsarbeiten eingeflossen, von denen drei unter ihrer (Co-)Erstautorenschaft entstanden. Gegenstand ihrer Forschung war dabei das genetische Programm, das der Umstrukturierung des weiblichen Brustgewebes während der Schwangerschaft und nach der Laktation zugrunde liegt. „Nahezu alle Zellen in unserem Körper enthalten dasselbe Genom. Zelltypen unterscheiden sich daher primär durch die aktiven Gene, gesteuert durch regulatorische Elemente, sogenannte Enhancer“, führt uns Michaela Willi ins Zentrum ihrer Arbeit. Um eine Fehlaktivierung von Genen zu verhindern, ist das Genom in topologische Regionen, bestehend aus Enhancern und gesteuertem Gen, unterteilt. Die Übergänge von einer topologischen Region zur nächsten bilden Grenzelemente, sogenannte Isolatoren. Da krankheitsrelevante Veränderungen des Genoms nicht nur in Genen auftreten, sondern auch in Enhancern und Isolatoren identifiziert worden sind, fokussierte sich Willi in ihrer Doktorarbeit auf deren zugrunde liegende Mechanismen mit Hilfe von CRISPR/Cas9 als neuer Methode der Genom-Editierung. „Mit dieser Genschere entfernten wir in der ersten durchgeführten Studie drei Enhancer eines Gens individuell, als auch in Kombination. Dadurch konnten wir zwei neue Erkenntnisse gewinnen: Die Entfernung eines Enhancers führte zu einer Herunterregulierung des Gens um rund 90 Prozent. Die Abwesenheit eines anderen Enhancers deaktivierte die beiden dazugehörigen Enhancer und somit auch das Gen“, so Willi. In einer zweiten Untersuchung konnte Willi mit ihren KollegInnen zeigen, dass Isolatoren keine – wie bislang angenommen – strikten Grenzen darstellen, da Enhancer einer Region auch Gene in der Nachbarregion steuern können. „Zur genaueren Analyse verschmolzen wir zwei Regionen in der Maus mittels Genom-Editierung. Da dies zu einer gravierenden Fehlregulation der Gene führte, konnten wir nachweisen, dass Grenzelemente essentiell sind, obwohl hierdurch regulatorische Elemente nicht komplett abgeschottet werden“, berichtet die junge Forscherin, die anhand dieser Arbeiten belegt, dass Genomveränderungen in Enhancern und Isolatoren gravierende Auswirkungen auf die Genexpression haben und je nach Funktion des Gens krankheitsverursachend sein können.

(D. Heidegger)

Links:

Award of Excellence – Staatspreis für die besten Dissertationen
https://wissenschaft.bmwfw.gv.at/index.php?id=3792

Innsbruck PhD School
https://phd-school.i-med.ac.at/

MCBO PhD Program
https://phd-school.i-med.ac.at/phd-programs/doctoralprogram/molecular-cell-biology/?tx_muiphd_program%5Bcontroller%5D=DoctoralProgram

Facultative CTCF sites moderate mammary super-enhancer activity and regulate juxtaposed gene in non-mammary cells. M. Willi, K. H. Yoo, F. Reinisch, T. M. Kuhns, H. K. Lee, C. Wang & L. Hennighausen, Nature Communications 8, 2017.
http://dx.doi.org/10.1038/ncomms16069

NEWS-Archiv: Genetische Einblicke in den Lebenszyklus der Brustdrüse
https://www.i-med.ac.at/mypoint/news/703719.html

NEWS-Archiv: Genetischer Super-Turbo für die Milchproduktion im Brustgewebe identifiziert
https://www.i-med.ac.at/mypoint/news/701899.html

Labor Lothar Hennighausen
https://irp.nih.gov/pi/lothar-hennighausen