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Roland Eils – der Mathematiker unter den Molekularbiologen

Vor gar nicht allzu langer Zeit wurde ihm die Annahme seiner Doktorarbeit von der mathematischen Fakultät verweigert, heute ist Roland Eils selbst Professor an ebenjener Gesamtfakultät der Universität Heidelberg. Der Mathematiker, der damals ein „kleines bisschen vor der Zeit“ war, arbeitet mit seinen beiden Arbeitsgruppen an der Universität und dem Deutschen Krebsforschungszentrum DKFZ an systembiologischen und onkologischen Themen und ist zudem einer der drei Gründungsdirektoren des systembiologischen Zentrums BIOQUANT.

Prof. Dr. Roland Eils © Universität Heidelberg

Roland Eils wollte schon immer Mathematik studieren. Biologie fand er als Schüler langweilig, wählte das Fach sogar sobald als möglich ab: "Mäusegebisse auswendig zu lernen" war nach eigenen Worten nicht seine Sache. Er gibt aber auch zu, dass er dadurch die richtig spannenden Themen wie Genetik oder Evolutionsbiologie in der Oberstufe verpasst hat. „Das musste ich mir dann später im Selbststudium beibringen", sagt Eils. Er studiert nach dem Abitur Mathematik und Informatik sowie, um einen praktischen Gegenpol zu setzen, Sprachwissenschaften.

Nach dem Diplom ermöglicht ihm der DAAD ein zweijähriges Sprachenstudium in Indonesien. Danach war eigentlich eine Promotion in Computerlinguistik geplant, daraus wurde allerdings nichts - Eils fand keine Doktorandenstelle. Zufällig bringt ihn der Leiter des indonesischen Roten Kreuzes in Kontakt mit Thomas Cremer, Professor für Humangenetik an der Universität Heidelberg. Dieser kann ihn so für sein Fachgebiet begeistern, dass er dort als Doktorand anfängt: „Als Mathematiker war zwar der Zugang zur molekularen Zellbiologie für mich zunächst sehr schwer, sie hat mich dann aber immer mehr fasziniert und bis heute nicht mehr losgelassen. Es war ein nie geplanter und eher zufälliger Weg in die Biowissenschaften, den ich aber nie bereut habe", erzählt der Heidelberger Professor von seinen ersten Stunden der Molekularbiologie.

Dreidimensionale Verpackung und Chromosomenaktivität

Nach nur zweieinhalb Jahren hat Eils seine Doktorarbeit über die dreidimensionale Struktur genomischer DNA fertig, mit den Ergebnissen ist er mehr als zufrieden: Er konnte zum ersten Mal eine Korrelation zwischen dreidimensionaler Verpackung und der unterschiedlichen Aktivität der beiden weiblichen X-Chromosomen nachweisen und damit die damals offizielle Lehrmeinung widerlegen. Verständlicherweise war der Doktorand stolz auf seine Ergebnisse: „Ich als Mathematiker war an einem Paradigmenwechsel in der Zellbiologie beteiligt, das war eine tolle Sache für mich“.

Kombination von Mathematik und Molekularbiologie war zu exotisch

Was jedoch so gut angefangen hat, wird plötzlich zum Alptraum: Drei Tage vor der Disputation erfährt Eils, dass seine Arbeit von der Fakultät abgelehnt worden war. Zwei Professoren hatten ihr Veto eingelegt, was bisher noch nie passiert war. Die Qualität der Ergebnisse wurde zwar nicht angezweifelt, man hielt sie aber für nicht mathematisch genug. Auch die Fakultät für Biowissenschaften konnte nicht helfen: sie sei für Mathematiker nicht zuständig, hieß es. So war die Doktorarbeit für ihn eigentlich schon gestorben, als der Mathematiker ein halbes Jahr später die erlösende Nachricht bekommt, dass zwei renommierte, internationale Gutachter für die Annahme der Arbeit plädierten: Wie Eils sagt, wurde er damals doch noch mit „Ach und Krach“ promoviert, das Ergebnis war zwar nicht herausragend, aber respektabel. Heute ist das, was damals passierte, eine lustige Anekdote, damals war ihm aber ganz und gar nicht zum Lachen zu Mute. Dabei scheint es wie eine späte Genugtuung, dass er nur acht Jahre später selbst einen Ruf an ebenjene Gesamtfakultät bekommt. „So steinig kann ein Weg sein“, kommentiert er heute die Ereignisse. „Ich war eben ein kleines bisschen vor der Zeit. Damals war es sehr exotisch, Mathematik und Molekularbiologie in einer wissenschaftlichen Arbeit zu kombinieren, heute überhaupt nichts Ungewöhnliches mehr.“ Eils sieht seine Doktorarbeit als eines seiner wichtigsten Projekte überhaupt, sein „Erweckungsprojekt“, wie er es nennt.

Eigene Arbeitsgruppe dank BioFuture-Preis

Nach einem Auslandsaufenthalt in Grenoble kommt Eils mit dem Wunsch nach Heidelberg zurück, seine eigene Arbeitsgruppe aufzubauen. Und er hat Glück: 1999 bekommt er für seine auf seiner Promotionsarbeit aufbauenden Forschung den mit 1,2 Mio. Euro dotierten BioFuture-Preis des BMBF verliehen - eine solide Grundlage für eine eigene Arbeitsgruppe. Eils bezeichnet diese Ehrung als „Durchbruch in seiner Karriere“. Er kann sich von nun an aussuchen, wo er forschen will. Sein Wunsch ist es aber, anwendungsnah zu arbeiten: Prof. Peter Lichter, Leiter der Abteilung „Molekulare Genetik“ am DKFZ, und der Krebsforscher und spätere Nobelpreisträger Prof. Harald zur Hausen, der damals das DKFZ leitet, machen Eils ein attraktives Angebot.

Doppelte Bioinformatik-Forschung und -Anwendung

Chromosomenpräparat in vivo und als systembiologisches Modell © Universität Heidelberg

Seither forscht er in Heidelberg auf zwei Gebieten: Am DKFZ beschäftigt sich der Abteilungsleiter der „Theoretischen Bioinformatik" mit computergestützter Onkologie. Dabei unterstützt er mit seinen Mitarbeitern hauptsächlich experimentelle Arbeitsgruppen mit der Verarbeitung der enormen Datenmengen, die in der Genomforschung anfallen, zum Beispiel bei Mikroarray-Analysen. Schwerpunkt dieser Arbeiten liegt auf der Untersuchung frühkindlicher Tumoren, unter anderem auch mit den so genannten Neuroblastomen.

In seiner zweiten Arbeitsgruppe an der Universität untersucht der Direktor der Abteilung „Bioinformatik und Funktionelle Genomik" am Institut für Pharmazie und Molekulare Biotechnologie (IPMB) mit seinem Team systembiologische Themen der molekularen Zellbiologie. Deshalb hat die Arbeitsgruppe mittlerweile auch ihr wissenschaftliches Zuhause am Zentrum für Systembiologie BIOQUANT, dessen Gründungsdirektor Eils zudem ist. Hier versuchen die Forscher, die komplexen Vorgänge der Apoptose - des programmierten Zelltods - systematisch und modellbasiert zu verstehen. Die gestörte Apoptose spielt unter anderem bei der Entstehung von Krebserkrankungen eine wichtige Rolle.

Die verschiedensten Forschungsprojekte erfolgreich voranbringen

Das BIOQUANT-Gebäude auf dem Campus der Universität Heidelberg (Foto: Universität Heidelberg)

Bei BIOQUANT sieht sich Eils selbst als „IT-Vorstand" - neben den beiden anderen Gründungsdirektoren Prof. Hans-Georg Kräusslich, dem „Medizinischen Vorstand" wie er ihn nennt, und Prof. Jürgen Wolfrum, dem „Technologievorstand". Seine Vorstellung für das Zentrum ist es, die drei Hauptanwendungsfelder weit über den Förderungszeitraum der nächsten Jahre hinaus erfolgreich voranzubringen. In diesen Projekten werden sechs der wichtigsten Signalübertragungswege systembiologisch untersucht, die bei Krebserkrankungen verändert ablaufen, die Zell-Zell-Kommunikation von Geweben bis hin zu molekularen Maschinerien erforscht und die Interaktionen zwischen Virus und Wirt auf Einzelzellebene analysiert.

Heidelberg als Hauptstadt der Systembiologie

Inzwischen hat der Professor schon den einen oder anderen Ruf an andere renommierte Universitäten auch im Ausland abgelehnt. Er ist Heidelberg aus Überzeugung treu geblieben, weil – wie er sagt – die Systembiologie eine Schnittstelle zwischen Mathematik und den Lebenswissenschaften ist, und man diese Grenzforschung nirgends so gut betreiben kann wie in Heidelberg. „Die exzellente Mischung aus Biologie, Medizin, Physik und Mathematik, wie man sie hier sehr eng komprimiert auf kleinstem Raum findet, ist einzigartig und ein ganz klarer Standortvorteil.“ Und er setzt noch eines drauf: „Heidelberg ist für mich die Hauptstadt der Systembiologie“.

In den Ferien arbeitet er an Bakterien aus dem Genbaukasten

Auf die Frage, wie man es schafft, so viele Aufgaben gleichzeitig zu bewältigen, meint Eils ganz praktisch: „Daran sind meine Kinder schuld, durch sie wurde ich zum Organisationstalent. Ich konnte es mir einfach nicht leisten, 70 und mehr Stunden pro Woche meiner Doktorarbeit zu widmen und lernte ziemlich schnell, mehrere Dinge gleichzeitig zu erledigen, da gab es keinen Spielraum für Trödeleien.“ Die soziale Seite sei dafür bei seiner Arbeit ziemlich zu kurz gekommen, das gibt er zu: „Für die gemütliche Kaffeepause war einfach keine Zeit.“ Trotzdem legt der Wissenschaftler großen Wert auf Menschliches: „Ich habe aber auch ein phantastisches Team um mich, sonst würde ich das alles gar schaffen.“ Zusätzlich zu seiner Forschungsarbeit betreibt der Professor mit den zwei Lehrstühlen seit gut zehn Jahren auch noch ein Steinbeis-Transferzentrum, in dem er den Technologietransfer in die Industrie abwickelt. Früher als Student hat es ihn schon gelockt, selbst in der Industrie zu arbeiten, heute überhaupt nicht mehr: „Mich fasziniert die Forschung am meisten, und hierfür sind die Rahmenbedingungen in Deutschland unglaublich gut; die Freiheiten, die ich hier habe, sind für mich von unschätzbarem Wert“, sagt Eils. Trotzdem hat er im Jahr 2000 „nebenher“ die Firma „phase-it intelligent solutions AG“ in Heidelberg gegründet, die sich mit computergestützer Onkologie beschäftigte, sie aber mittlerweile an eine größere Firma verkauft. Und außerdem ist da auch noch die synthetische Biologie: Mit seinen Studenten entwickelt Eils in den Semesterferien ganz neue Organismen, die in der Natur so noch nicht vorkommen und gezielt zur Bekämpfung von Tumorzellen oder pathogenen Keimen eingesetzt werden können; das Team hat mit solchen Bakterien aus dem Genbaukasten im letzten Jahr mehrere Spezialpreise und eine Goldmedaille beim renommierten iGEM-Wettbewerb gewonnen. Zudem leitet Prof. Roland Eils die beiden größten nationalen Verbünde zur Systembiologie. Man kann also mit Sicherheit annehmen, dass die wissenschaftliche Karriere des Mathematikers in der Molekularbiologie auch in Zukunft noch nicht so schnell zum Stillstand kommen wird.

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