Josef Penninger über die Erweiterung der Grenzen des Wissens

Diana Mautner Markhof und Frances Mautner Markhof,
5. Dezember 2023
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Professor Josef Penninger gab iGlobenews am 17. November 2023 ein exklusives Interview. Die besprochenen Themen reichten von seiner bahnbrechenden Forschung über Bakterien und Viren-DNA bis hin zu seinen aufregenden neuen Startups in der Präzisionsmedizin.

Professor Penninger ist einer der besten Genetiker der Welt. Er wurde in einer kleinen Stadt in Oberösterreich geboren, besuchte die medizinische Fakultät in Innsbruck und arbeitete als Post-Doc am Ontario Cancer Institute. Im Jahr 2002 war er Gründungsdirektor des Instituts für Molekulare Biotechnologie (IMBA), einem Forschungsinstitut der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Wien. Von 2018 bis 2023 war er außerdem wissenschaftlicher Direktor des Life Sciences Institute an der University of British Columbia. Professor Penninger hat Professuren an der University of British Columbia in Vancouver und an der University of Toronto inne.

Im Juli 2023 wurde er zum wissenschaftlichen Direktor des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung in Deutschland und zum Adjunct Professor für Präzisionsmedizin am Eric Kandel Institut für Präzisionsmedizin der Medizinischen Universität Wien ernannt.

Die Liste seiner Auszeichnungen ist lang. Er hat zahlreiche renommierte Forschungsstipendien in der EU und in Nordamerika erhalten. Außerdem wurden ihm von der chinesischen Universität Qingdao zwei Ehrenprofessuren verliehen. Professor Penninger ist Träger des Österreichischen Verdienstkreuzes und war Österreicher des Jahres 2020. Er wurde mit dem Ernst-Jung-Preis für Medizin, dem Descartes-Preis, dem höchsten EU-Forschungspreis, und dem Wittgenstein-Preis, auch als österreichischer Nobelpreis bezeichnet, ausgezeichnet.

Im Jahr 2015 belegte Professor Penninger Platz 11 als einflussreichster Vordenker im deutschsprachigen Raum. Er hat insgesamt 769 Publikationen veröffentlicht, die 91 536 Mal zitiert wurden. Weltweit ist er unter den Top 10 der meistzitierten Wissenschaftler.

iGlobenews: Sie haben in Österreich, Deutschland, Kanada und den USA gelebt, studiert und gearbeitet. Wo ist für Sie die Heimat?

Prof. Josef Penninger: Das ist schwer zu sagen. Ich habe das kleine Dorf, aus dem ich stamme, eigentlich schon mit 10 Jahren verlassen und bin auf ein Internat gegangen. Danach habe ich Medizin studiert. Ich habe einen mystischen Ort der Heimat – das Hügelland in Österreich. Aber ansonsten habe ich überall auf der Welt gelebt, und ich mag Vancouver sehr. Ich habe dort meinen Rückzugsort, wo ich mich um meinen Garten kümmere. Vancouver fühlt sich am meisten nach Heimat an.

iGlobenews: Aber Sie müssen doch einen besonderen Platz für Österreich haben?

Prof. Josef Penninger: Immer. Besonders nachdem ich viele Jahre im Ausland gelebt habe. Ich habe 17 Jahre lang in Nordamerika gelebt. Es ist wichtig zu wissen, woher man kommt, wo man seine Wurzeln hat. Man trifft viele Menschen auf der ganzen Welt, viele erstaunliche, intelligente Menschen, aber ich werde immer Österreicher sein. Ich liebe Wien; es ist eine großartige Stadt mit großartiger Kunst, Bildung und Universitäten. Ich habe immer noch ein Haus hier, und meine Kinder sind in Wien aufgewachsen. Sie sind echte Österreich-Kanadier. Sie wurden in Kanada geboren, sind aber in Wien zur Schule gegangen.

iGlobenews: Könnten Sie unseren Zuhörern bitte erklären, was personalisierte Medizin ist, und betrachten Sie personalisierte oder Präzisionsmedizin als einen Megatrend der Zukunft?

Prof. Josef Penninger: Ja, absolut. Jeder Mensch ist anders. Die vier Buchstaben des genetischen Codes bestimmen alles Leben auf unserem Planeten, vier Milliarden Jahre Evolution. Aus diesen vier Buchstaben hat die Natur im Laufe der Jahrtausende und Milliarden von Jahren der Evolution Pflanzen, Würmer, Bakterien, Viren und natürlich uns Menschen geschaffen. Wir sind alle unterschiedlich.

Aber es wurden neue Technologien entwickelt, um Genome zu lesen. Vor dreißig Jahren hätte unsere Technologie zum Lesen des genetischen Codes – der drei Milliarden Buchstaben enthält – mit der uns zur Verfügung stehenden Technologie 2000 Jahre gebraucht. Heute können wir den genetischen Code innerhalb von 10 Minuten lesen, und es ist viel billiger. Wir können die Genetik aller Menschen lesen und die Vielfalt der vorkombinierten Genome sehen. Das ist das erste Mal in der Geschichte, dass wir das tun können. Zum anderen haben wir gelernt, Gene von Bakterien, Pflanzen, Tieren und Menschen nicht nur zu lesen, sondern auch aktiv zu verändern. Und drittens haben wir durch die Wissenschaft gelernt, wie man die biologische Zeit zurückdrehen kann.

Natürlich können wir aus Stammzellen kleine Herzen, kleine Gehirne und Blutgefäße züchten, was wir auch schon getan haben. Die Welt hat sich grundlegend verändert. Wir haben jetzt die einmalige Gelegenheit, nicht nur Medikamente für Millionen von Menschen herzustellen, sondern wirklich Medikamente für eine bestimmte Person. Durch die Kenntnis des genetischen Codes, die Nutzung von Daten und die Verwendung von KI können wir neue Medikamente oder Arzneimittel gezielt entwickeln. Glorreiche Zeiten. Die Renaissance der biomedizinischen Forschung.

iGlobenews: Sie haben also den Schlüssel gefunden, um jünger zu bleiben?

Prof. Josef Penninger: Wenn ich einen gefunden hätte, wäre das großartig, aber noch nicht. Ich leite einen wissenschaftlichen Beirat für eine französische Initiative zur Alterung. Wir müssen jetzt herausfinden, wie wir die Menschen länger aus den Pflegeheimen heraushalten können. Es geht nicht darum, 100 Jahre alt zu werden, sondern darum, eine Bevölkerung zu haben, die gesund altert, und das könnten wir erreichen.

iGlobenews: Auf welche Bereiche der Präzisionsmedizin konzentriert sich Ihre Abteilung am Eric Kandel Institute for Precision Medicine und mit welchen Ergebnissen? Spielen KI und Digitalisierung in Ihrer Forschung und Entwicklung eine Rolle?

Prof. Josef Penninger: Eric Kandel hat im Jahr 2000 den Nobelpreis für Neurobiologie erhalten und ist wohl einer der bekanntesten Neurobiologen. Die Präzisionsmedizin revolutioniert alle Bereiche der Medizin, einschließlich der Krebsbehandlung, bei der ein Tumor auf seinen genetischen Code untersucht werden kann, um festzustellen, ob er auf bestimmte Medikamente empfindlich reagiert, die dann entsprechend entwickelt werden können. Auch in der Kardiologie und der Infektionsforschung spielt sie eine wichtige Rolle, denn COVID-19 hat uns gezeigt, dass manche Menschen aufgrund ihrer genetischen Empfindlichkeiten und Anfälligkeit für Krankheiten und Infektionen kränker sind als andere. Unser Ziel ist es, ein Institut von Weltklasse zu entwickeln. Neurobiologie und humanes Tissue Engineering sind hier in Wien, das zu den besten Standorten für Tissue Engineering zählt, sehr wichtig. Wir können weltweit konkurrieren.

iGlobenews: Ist der Plan, Wien zu einem globalen Zentrum für Präzisionsmedizin zu machen?

Prof. Josef Penninger: Ja, natürlich. Wien ist bereits seit über einem Jahrhundert führend in der medizinischen Biologie.

iGlobenews: Wie viel Prozent Ihrer Zeit verbringen Sie am Eric-Kandel-Institut und am Helmholtz-Zentrum?

Prof. Josef Penninger: Das Helmholtz-Zentrum ist eine ganz andere Aufgabe. Es ist das größte Zentrum für Infektionsforschung in Europa. Wir haben 250 Leute, die Antibiotika herstellen, Forschungsstationen in Afrika, die Gorillas und Schimpansen beobachten und Fledermäuse fangen, um das nächste Virus zu finden. Mit 70 Mitarbeitern in der Epidemiologie bereiten wir uns auf die nächste Pandemie oder Epidemie vor und finden heraus, wie wir unsere Krankenhäuser offen halten können. Es ist faszinierend

Das Helmholtz-Zentrum ist eine ganz andere Aufgabe. Es ist das größte Zentrum für Infektionsforschung in Europa. Wir haben 250 Leute, die Antibiotika herstellen, Forschungsstationen in Afrika, die Gorillas und Schimpansen beobachten und Fledermäuse fangen, um das nächste Virus zu finden. Mit 70 Mitarbeitern in der Epidemiologie bereiten wir uns auf die nächste Pandemie oder Epidemie vor und finden heraus, wie wir unsere Krankenhäuser offen halten können. Es ist ein faszinierendes Projekt. Wir arbeiten eng mit den Patienten zusammen, und ich versuche, die Organisation zu verändern, indem ich neue Talente einstelle und unsere Vorstellung von Viren und Bakterien verändere.

Wir haben 30 000 Bakterientypen identifiziert, aber man schätzt, dass es 1,7 Milliarden Arten auf der Erde gibt. Die Bakterien haben sich seit 3,8 Milliarden Jahren entwickelt. Ein Freund aus Harvard sagte: „Menschen sind beschissene Chemiker“, denn die Chemie, die wir in unserem Körper herstellen, ist nicht so ausgeklügelt wie die von Bakterien, die unglaubliche Chemiker sind. Es gibt zum Beispiel Bakterien, die Plastik abbauen können.

Unser Ziel ist es, stark verschmutzte Standorte oder auftauende Gebiete zu erforschen, in denen Bakterien nach Tausenden von Jahren des Frosts wieder auftauchen. Wir wollen Viren und unser Wissen über Bakterien nutzen, um neue Wissenschaften und Technologien zu fördern, die möglicherweise die Welt verändern könnten. Stellen Sie sich eine Zukunft vor, in der jeder einen Bakterientank im Keller hat, der Gas und Öl ersetzt und das Gefüge der Welt, wie wir sie kennen, radikal verändert. Das ist es, was ich am Helmholtz-Zentrum anstrebe.

Wir haben auch mehrere Jahre Zeit, um das Eric-Kandel-Institut für neue Forschung einzurichten, das in drei Jahren eröffnet werden soll. Das gibt uns Zeit, die Grundlagen zu schaffen, eine Richtung festzulegen und zu entscheiden, wen wir einstellen. Es war mir schon immer wichtig, klare Vorstellungen davon zu haben, wo wir hinwollen. Mein Ziel ist es, an der Spitze zu stehen und in der Champions League der Wissenschaft mitzuspielen. Die Spitze zu erreichen, ist eine Herausforderung, aber wenn man ein klares Ziel vor Augen hat, kann man die nötigen Schritte einleiten und Veränderungen vornehmen. Man hat vielleicht nicht immer Erfolg, aber man kann es zumindest versuchen.

iGlobenews: Wir wissen, dass Sie an verschiedenen Start-ups beteiligt sind, damit wichtige Ergebnisse Ihrer medizinischen Forschung kommerziell verfügbar werden. Geht es bei einem dieser Start-ups um neue Medikamente oder Therapien? Könnten Sie uns bitte mehr über die Art Ihrer Start-ups, die Entwicklungsstadien, in denen sie sich befinden, und Ihre Zukunftspläne erzählen?

Prof. Josef Penninger: Als ich meine erste Stelle an der Universität von Toronto antrat, arbeitete ich mit Amgen zusammen, das später zum größten Biotech-Unternehmen der Welt wurde. Wir entwickelten ein Medikament auf der Grundlage der Genomforschung, das über 5 Milliarden Dollar einbrachte. Ich habe mich immer mit Unternehmen beschäftigt und war nie von der Unternehmenswelt eingeschüchtert. Es ist wichtig zu verstehen, was sie wollen und was Sie wollen. Man muss die Erwartungen und Grenzen definieren.

Als ich nach Österreich zog, um von den Besten zu lernen, gründete ich mein eigenes Unternehmen. Ich investierte mein eigenes Geld und stellte ein Team ein. Eines der Unternehmen wurde zu einer der erfolgreichsten Biotech-Firmen in Europa und entwickelt ein Medikament, das für Kinderkrebs zugelassen ist. Es ist eines der wenigen Biotech-Unternehmen, das rentabel ist, worauf ich sehr stolz bin. Ich war an jeder Phase beteiligt, von der Gründung des Unternehmens über die Einstellung von Mitarbeitern, die Aufnahme einer Hypothek auf mein Haus, um die Gehälter zu zahlen, bis hin zur Durchführung klinischer Studien – in guten wie in schlechten Zeiten.

Ich bin an einer kontinuierlichen Entwicklung interessiert und habe daher zwei weitere Biotech-Unternehmen gegründet. Eines davon, JLP Health, hat eine Technologie entwickelt, die es uns ermöglicht, an einem Nachmittag vier Milliarden Jahre Evolution zu simulieren und mehr über die Medikamente zu verstehen, warum sie wirken und was ihre Ziele sind. Wir können die Targets der Medikamente völlig blind identifizieren. Wir haben eine Tochtergesellschaft in China, um zu erfahren, wie die Chinesen an diese Aufgabe herangehen. Es ist faszinierend zu sehen, was sie tun und wie sie neue Unternehmen finanzieren. Ich habe auch ein neues Unternehmen namens Angios gegründet, das sich auf Tissue Engineering, also die Züchtung menschlicher Blutgefäße aus Stammzellen, spezialisiert hat. Wir haben unseren Sitz in Innsbruck und werden von der Tiroler Landesregierung unterstützt, um unsere Forschung im Bereich der Blutgefäße fortzusetzen. Angesichts von 500 Millionen Diabetikern und der Tatsache, dass 80 % der Krankheitslast von Diabetes auf geschädigte Blutgefäße zurückzuführen ist, verfügen wir über neue Technologien, um diese Probleme anzugehen.

iGlobenews: Sie setzen in Ihrer Forschung viel KI ein, würden Sie sagen?

Prof. Josef Penninger: Noch nicht genug, aber wir tun schon ziemlich viel. Ich bin erstaunt über junge Wissenschaftler und wie schnell sich die Welt verändert, und ich bin beeindruckt, wie eifrig junge Wissenschaftler KI und ihre Geschwindigkeit annehmen. KI hat ein unglaubliches Potenzial. In der Zellbiologie zum Beispiel, wenn wir Medikamente testen, ist es noch früh, aber wir können Millionen von Zellen analysieren und 50 verschiedene Parameter in einer einzigen Zelle überprüfen. Was 10 Jahre und Hunderte von Menschen erfordern würde, kann die KI in 10 Minuten erledigen. Das ist wirklich faszinierend. Auch bei der Präzisionsarbeit mit vielen Daten und vielen Menschen hilft die KI, Muster zu erkennen. Man setzt KI bei Gehirnscans für Alzheimer ein, um Muster zu erkennen, die kein Mensch erkennen könnte. KI kann Millionen von Bildern untersuchen und die Daten interpretieren. Jede Technologie hat jedoch auch ihre Schattenseiten, wie die Regulierung der KI und die Frage, wie sie eingesetzt werden sollte. Das wirft aus meiner Sicht eine moralische Frage auf, die ich nicht vollständig beantworten kann. Aber ich bin der festen Überzeugung, dass die Vorteile die Nachteile überwiegen.

iGlobenews: Erwin Schrödinger erörtert in seinem berühmten Buch „Was ist Leben?“ den Vererbungsmechanismus und die DNA und behauptet, dass diese ohne die Einbeziehung von Quantenprozessen nicht verstanden werden können. Dies hat zu einem neuen Forschungsbereich geführt, der Quantenbiologie. Können Sie uns sagen, ob Ihre Abteilung an der Quantenbiologie beteiligt ist und in welchen Bereichen? Gibt es Ergebnisse?

Prof. Josef Penninger: Wir beschäftigen uns noch nicht wirklich mit der Quantenbiologie, das ist noch ein bisschen esoterisch. Aber es ist eine valide Wissenschaft, die bald Ergebnisse liefern sollte. Die Quanteninformatik wird die Analyse großer Datenmengen revolutionieren. Es wäre großartig, diese Möglichkeiten zu haben. Ansonsten kann ich nicht viel dazu sagen. Die Wirkung von Schrödingers Buch bestand darin, die Physik und die Quantifizierung in den Bereich der Biologie einzuführen und sie von subjektiven Interpretationen auf objektive Messungen zu verlagern.

iGlobenews: Eine schwierigere Frage, die aber für unser Publikum von großem Interesse ist, ist die Idee des Quantenbewusstseins. Jüngste Studien haben gezeigt, dass Quantenprozesse, insbesondere die Quantenverschränkung, die vom österreichischen Nobelpreisträger Anton Zeilinger erforscht wurde, an bewusstseinsbezogenen Gehirnfunktionen beteiligt sind. Diese Hirnfunktionen funktionieren also auch nicht klassisch, was bedeutet, dass das Bewusstsein nicht einfach klassisch ist, sondern Quantenphänomene beinhaltet. Können Sie uns einen Einblick in Ihre Ansichten über das Bewusstsein und seine Quantenaspekte geben?

Prof. Josef Penninger: Das ist eine schwierige Frage. Bei 300 Milliarden Zellen und 100 Milliarden Neuronen ist die Hauptfrage, wie sie zusammenarbeiten, damit wir morgens aufstehen, uns an Dinge erinnern und als kohärentes Ganzes funktionieren können. Dies ist eine der zentralen Fragen und interessanten Hypothesen in den Neurowissenschaften. Die Überprüfung dieser Hypothesen ist jedoch nicht einfach.

Eric Kandel, ein renommierter Psychologe, verließ seine Komfortzone und verwendete ein Schneckenmodell, um die zugrundeliegenden Mechanismen der Funktionsweise des Gehirns zu verstehen, da es für jede Nervenzelle eine einzige Synapse gibt. Die Forscher versuchen, die Nervensysteme von Würmern und anderen kleinen Organismen zu verstehen, die wesentlich weniger Zellen haben als der Mensch, aber selbst dann verstehen wir sie nicht vollständig. Das Gehirn einer Fliege ist mit seinen Millionen von Zellen viel komplexer als das eines Wurms. Die Frage, was Bewusstsein ist, ist für uns von großer Bedeutung, aber sie ist aufgrund ihrer Komplexität auch schwer zu beantworten. Das Gehirn ist nicht binär, es ist verzweigt.

Es wurde ein Computerchip auf Gehirnbasis entwickelt, der viel weniger Energie und Strom verbraucht. Einige Aspekte der Funktionsweise des Gehirns liegen noch jenseits unseres Verständnisses. Aber ich bin offen für neue, radikale Ideen. In der Zukunft könnten wir in diesem Bereich Durchbrüche erleben. Gute Wissenschaft findet oft am Rande statt – ein Beispiel dafür ist „Life on the Edge“ von Jim Al-Khalili.

iGlobenews: Vielen Dank für dieses sehr interessante Interview. Wir wünschen Ihnen viel Erfolg als Direktor des Kandel-Instituts für Präzisionsmedizin und freuen uns darauf, in naher Zukunft erneut mit Ihnen über die sicherlich wichtigen neuen Entwicklungen zu sprechen.