Zwischen Microtips und Milchkaffee

Über das Für und Wider einer experimentellen Doktorarbeit

Sarah Lesche

Irgendwann im Laufe des Studium steht jeder von uns vor dem großen Fragezeichen DOKTORARBEIT. Für viele angehende Mediziner ist bereits zu Beginn ihres Studiums klar, dass sie auf jeden Fall den Titel "Dr. med." erwerben möchten. Doch mit welchem Thema sie promovieren wollen, steht meist in den Sternen. Genauso wie die Frage, ob sich der Aufwand für eine experimentelle Doktorarbeit lohnt oder ob man nicht mit einer vermeintlich einfacheren statistischen Auswertung von klinischen Daten besser bedient ist.

Übersicht

• "Jeder Fluch kostet!"
• Teamwork
• Allltagsgeschehen im Labor
• Mangelware: Zeit
• Das erwartet Euch
• Mein Freund, der Gonado...
• Der Lohn für die Mühen
• Rückschläge
• Geteiltes Leid...
• Neuer Tag, neues Glück
• Immer im Blick: Die Konkurrenz
• Ungeliebte Statistik
• "Positive Vibrations"

"Jeder Fluch kostet!"

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Die Türen in der Abteilung für angewandte Physiologie stehen eigentlich immer offen. Sie haben nur eine Funktion: Als Schreibtafel. "Jeder Fluch kostet!" steht in großen Lettern darauf geschrieben. Dass hier oft geflucht wird, hat in erster Linie mit der nervenaufreibenden Kleinarbeit beim Injizieren und Ableiten von Zellen unter dem Mikroskop zu tun.

Teamwork

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Das Team, dem ich eine Woche lang über die Schulter schauen durfte, besteht aus Wissenschaftlern unterschiedlichster Fachbereiche: Biologen, Physiologen, Biochemiker, Molekularbiologen, Tierärzte und -nicht zu vergessen - einer Hand voll engagierter Medizinstudenten, die die Herausforderung einer experimentellen Doktorarbeit angenommen haben.

Allltagsgeschehen im Labor

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Zunächst beobachte ich Niklas dabei, wie er bestimmte Tumor-Zellen, die Objekte seiner Forschungsarbeit, injiziert. Die ganze Prozedur findet natürlich unter dem Mikroskop statt. In ein sogenanntes Fempto-Tip (also eine sehr feine Nadel mit einem winzig kleinen Volumen) wird eine Art DNA-Marker eingefüllt, der sich dann - zumindest in der Theorie - an bestimmte Zellbestandteile anlagert und diese markiert, so dass sie unter dem UV-Licht des Mikroskops leuchten. In unserem Fall untersucht das Team eine spezielle Art von Kaliumkanälen in der Zellmembran.

In der Praxis gestaltet sich diese Injektion dann doch etwas komplizierter: Mithilfe eines Joy-Sticks kann das Fempto-Tip unter dem Mikrokop bewegt werden. So weit, so gut. Als erste Schwierigkeit für das ungeübte Auge stellt sich die dreidimensionale Bewegung unter dem Mikroskop heraus. Zweitens ist es von größter Wichtigkeit, die Zellen genau an der richtigen Stelle und mit dem richtigen Druck zu injizieren. Das heißt im Klartext: Ist der Druck zu niedrig, bringt die Injektion nichts, da die Zellmembran nicht angestochen wird und folglich auch keine DNA in die Zelle gelangt. Ist der Druck hingegen zu hoch, wird die Zellmembran zerstört und die Zelle ist für die Messung unbrauchbar. Klingt eigentlich logisch, doch die Umsetzung ist schwieriger als erwartet. Erschwerend kommt hinzu, dass es nötig ist, in einer Schale mindestens 50, besser 100 Zellen zu injizieren, um überhaupt ein paar brauchbare Messobjekte zu erhalten. Und das in einer Zeit von maximal 15 - 20 Minuten, denn spätestens dann müssen die Kulturen zurück in den Brutschrank, da sie sich nur unter bestimmten pH-Werten längere Zeit halten. Die Ausbeute meiner ersten Injizier-Versuche ist dementsprechend ernüchternd, doch Niklas beruhigt mich: "Man bekommt da schnell Routine." Und dann setzt er sich an sein Mikroskop, injiziert Zelle um Zelle und behandelt den Joystick mit einer Leichtigkeit, als würde er ein Computerspiel spielen.

Mangelware: Zeit

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Ausschlafen scheint ein Fremdwort zu sein, man könnte etwas verpassen, ob nun im Mikro- oder Makrokosmos. "Ich bemühe mich, so sechs bis sieben Stunden zu schlafen.", sagt Saskia. Ungeachtet der Tatsache, dass sie gleich zur Arbeit muss, hat sie noch die Ruhe, mir die PCR zu erklären. Polymerase-Ketten-Reaktion, sicher, das kenne ich aus dem Biologie-Kurs, doch hier sehe ich erstmals die Anwendung. Dann muss sie auch schon los. In ihrer Freizeit gibt sie Aerobic-Stunden, das bringt etwas Geld in das studentische Portemonnaie. Außerdem braucht sie den Sport - mindestens viermal die Woche - als Ausgleich, versteht sich. Heute abend gegen zehn will sie nochmal ins Institut kommen, die Gele für die Elektrophorese für morgen Vormittag vorbereiten. Dann irgendwann lockt das Bett mit wohlverdientem Schlaf.

Das erwartet Euch

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Wieviel Zeit muss man für eine solche Doktorarbeit nun einplanen ? "Das ist sehr unterschiedlich. Manche schaffen den experimentellen Teil innerhalb eines Jahres, dazu kommt dann noch die Zeit für die Auswertung und natürlich das eigentliche Schreiben der Arbeit. Diese Studenten verbringen dann aber auch den Großteil ihrer Zeit im Institut, gehen nur relativ selten zu Vorlesungen oder nehmen ein Urlaubssemester", klärt man mich auf. Für die meisten Studenten, zumindest für die, die ihr eigentliches Studium nicht zu sehr vernachlässigen wollen, dauert eine experimentelle Doktorarbeit etwa drei Jahre. Die meisten Doktoranden forschen, wann es ihre Zeit erlaubt. Manche, so die Betreuer, bekommt man kaum zu Gesicht, sie arbeiten nachts oder am Wochenende, bereiten Sonntag abends ihre Experimente für Montag früh vor, wenn der Großteil der deutschen Bevölkerung vor dem Fernseher sitzt.

Mein Freund, der Gonado...

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Wer soviel Zeit im Institut verbringt, entwickelt irgendwann fast ein persönliches Verhältnis zu "seinen" Zellreihen. So berichtet Saskia am nächsten Morgen nicht etwa von gonadotrophen Zellen, sondern von den Elektrophorese-Ergebnissen ihrer "Gonados", wie sie sie liebvoll nennt.

Der Lohn für die Mühen

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Warum entscheiden sich Medizinstudenten trotz des massiven Mehraufwands, den gewagten Schritt einer experimentellen Doktorarbeit zu gehen? "Es kommt bei Bewerbungen immer gut an, wenn man seine Doktorarbeit mit einer Forschungsarbeit verbunden hat und nicht wie der Großteil der Mediziner nur etwas zusammengeschrieben hat." Außerdem gibt es da noch den nicht zu unterschätzenden Reiz, etwas zu erforschen und wirklich neue Erkenntnisse zu gewinnen. "Wenn man allerdings schon im Studium weiß, dass man später z.B. Allgemeinarzt in einer eigenen Praxis werden möchte, dann lohnt sich der Aufwand kaum, da reicht auch eine herkömmliche Arbeit", meint Saskia und rät mir auf jeden Fall zu einer experimentellen Arbeit, wenn ich mir noch nicht genau sicher bin, was ich später machen möchte.

Warum er sich nun gerade für Elektrophysiologie entschieden hat, möchte ich von Niklas wissen. "Ganz einfach. Hier sehe ich schon am selben Tag, ob meine Messungen funktionieren oder nicht. So, wie z.B. die Biochemiker arbeiten, mit sehr langen Wartezeiten, das wär nichts für mich. Ich mag es, gleich Ergebnisse zu sehen."

Rückschläge

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Niklas hat heute nicht gerade seinen besten Tag. Die Zellen, die er gestern in mühevoller Kleinarbeit injiziert hat, sind anscheinend nicht besonders gut getroffen worden, zumindest fällt die Ausbeute, die er eigentlich unter dem Mikroskop bewundern wollte, recht gering aus. Dennoch beginnt er mit den Ableitungen an den vorhandenen Zellen. Doch auch hier scheint ihn heute sein Glück zu verlassen, denn eine nach der anderen Zelle geht nach einigen Messungen kaputt. Beim "Patchen" (kaum jemand benutzt hier den uns aus dem Physiologiebuch bekannten Namen Patch-Clamp-Technik) ist eine ruhige Hand gefragt, schließlich muss äußerst präzise und dennoch zügig mit den empfindlichen Zellkulturen gearbeitet werden. Trotz aller Erfahrung, die Niklas mittlerweile auf dem Gebiet der Elektrophysiologie besitzt, sind gelegentliche Rückschläge an solch rabenschwarzen Tagen wie heute vorprogrammiert. "So etwas ist schon sehr ärgerlich, aber damit muss man klarkommen. Man steckt halt nicht in den Zellen drin. Es gibt Tage, manchmal Wochen, in denen man nicht eine einzige vollständige Messreihe zustande bringt. Das ist dann schon frustrierend, aber auch diese Erfahrungen gehören zur Forschung." In diesem Fall findet die siebte und wichtigste Regel für erfolgreiches Patchen Anwendung, auf die ein riesiges Plakat direkt im Labor hinweist: "Was neunmal nicht geklappt hat, wird beim zehnten Mal auch nicht funktionieren!"

Katja hat hingegen ein ganz anderes Problem. Auf ihrer Zellkultur finden sich neben den markierten Tumorzellen noch andere kleine, zunächst undefinierbare Objekte. Der fachmännische Blick der Mikrobiologen bestätigt den Verdacht: Auf der Kultur haben sich Hefen eingenistet. Während die Biologen noch über die genaue Art philosophieren, zieht Katja einen Schlussstrich und vernichtet die Kultur, in der Hoffnung, dass dies ein Einzelfall bleibt. "Solche Dinge sind ärgerlich, passieren aber leider."

Geteiltes Leid...

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... ist halbes Leid! Trotz aller Frustration ist das Klima im Team erstaunlich gelassen und fröhlich. Neben der Arbeit bleibt immer wieder Zeit in den Pausen bei einem Kaffee (Mit Milch - NICHT schwarz - eine weitere der sieben Regeln für erfolgreiches Patchen!) mit den Kollegen auch über "weltliche" Themen zu diskutieren: Ob es nun um Autos geht, das Wochenendprogramm im Kino, Bush's Außenpolitik oder einfach nur um die Qualität der Pommes beim Mittagessen - private Konversationen kommen ungeachtet des Stresses selten zu kurz.

Ein weiterer großer Vorteil ist die Nähe zu den Betreuern. "Wenn eine Frage oder ein Problem auftaucht, ist immer jemand da, der einem weiterhilft.", erklärt Saskia. "Ich kenne Kommilitonen, die sich erst einen Termin bei Ihrem Doktorvater geben lassen müssen, wenn sie eine Frage haben. Da haben wir es im Institut hier viel besser..."

Neuer Tag, neues Glück

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Niklas hat heute mehr Glück gehabt. Die Zellen, die er gestern injiziert hat, leuchten heute unter seinem Mikroskop genauso wie seine Augen, als er seinem Doktorvater, besser gesagt seiner Doktormutter davon berichtet. Die wirft auch gleich einen fachmännischen Blick darauf und ist hochzufrieden. Die Basis für weitere Ableitungen mittels Patch-Clamp-Technik ist nun gelegt.

Auch Katja hat sich heute morgen erstmal etwas Ablenkung verschafft. Die Tierärztin hat in einer Praxis zwei Katzen operiert. "Wenn ich nicht hin und wieder operieren könnte, würde ich zwischen den ganzen Zellen hier noch eingehen", sagt sie, jedoch ohne den Blick von dem Microtip abzuwenden, mit dem sie vorsichtig die Patch-Clamp-Pipette befüllt. Für die meisten im Institut arbeitenden angehenden Mediziner stellt sich also nicht die Frage: Klinik oder Forschung? Sie wollen eindeutig beides...

Immer im Blick: Die Konkurrenz

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Neben der praktischen Arbeit wird auch dem theoretischen Wissenszuwachs jede Menge Zeit eingeräumt. Um einmal über den Tellerrand der eigenen Forschungsarbeit hinausblicken zu können, werden neben der Konsultation von Standard-Informationsquellen (Internet, Fachzeitschriften, Publikationen…) auch regelmäßig Kongresse besucht. Den Daheimgebliebenen werden die neuesten Erkenntnisse mittels Referat auf der wöchentlichen Team-Sitzung nähergebracht.

Auch in nächster Nachbarschaft, eine Etage tiefer, gibt es interessantes zu beobachten. Katja, die studierte Tierärztin, sieht heute dabei zu, wie einem Krallenfrosch Oocyten entnommen werden, die nach der Reinigung ebenfalls zu elektrophysiologischen Experimenten genutzt werden. Allerdings wirkt das Injizieren und Ableiten der bis zu 1 mm großen (riesigen!!!) Krallenfrosch-Oocyten verglichen mit der eigenen Arbeit fast grob.

Ungeliebte Statistik

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Es ist ein gewöhnlicher Freitag Nachmittag im Institut. An den Mikroskopen und in den Laboren wird heute kaum noch gearbeitet. Die meisten sitzen vor ihren Rechnern und übertragen ihre gesammelten Daten zur Auswertung in ein Statistikprogramm. "Das ist eindeutig der langweiligste Part der ganzen Elektrophysiologie", murrt Niklas, als der PC eine Datenreihe schon wieder nicht anerkennt. "Damit man die einzelnen Daten miteinander vergleichen kann, ist es notwendig, sie alle auf eine gemeinsame Basis zu bringen, ansonsten sind qualitative Aussagen kaum möglich." Auch wenn sich die jungen Forscher am liebsten vor dieser Arbeit drücken würden, wissen sie genau, dass es enorm wichtig ist, die Daten gleich zu verarbeiten. "Wenn ich erst nach einem halben Jahr die Daten aus meinen Protokollen auswerten würde, wie sollte ich denn dann noch eine Negativ-Probe unter den gleichen Bedingen machen?", bringt Niklas das Problem auf den Punkt.

"Positive Vibrations"

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Nur Günter ist noch immer mit seinen Zellen beschäftigt: "Mist! Mist! Mist!" flucht er von seinem Arbeitsplatz. Schon wieder ist eine der mühsam markierten Zellen beim Ableiten "abgestürzt". Drei Schimpfwörter, damit übernimmt Günter erneut die Führung auf der internen Fluch-Master-Hitliste. Wenn er so weitermacht, ist bald ein "Frühstück für die lieben Kollegen" fällig - ganz im Sinne der "Positive Vibrations" in der Abteilung, und davon gibt es viele...