Jürgen Knoblich

Überblick und beruflicher Werdegang

Jürgen Arthur Knoblich (* 24. Oktober 1963 in Memmingen) ist ein deutscher Molekularbiologe und Professor für Synthetische Biologie an der Medizinischen Universität Wien. Seine Forschung untersucht unter anderem neuronale Stammzellen, die frühe menschliche Gehirnentwicklung und die Entstehung von Tumoren.

Er studierte Biochemie an der Universität Tübingen und Molekularbiologie am University College London. 1989 wechselte er an das Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie Tübingen, an dem er 1994 promoviert wurde. Von 1994 bis 1997 arbeitete er als Post-Doktorand an der University of California, San Francisco. Danach wurde er Gruppenleiter am Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie in Wien und später Senior Scientist.

Seit 2005 arbeitet Knoblich am Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) in Wien. Von 2018 bis 2024 war er dessen wissenschaftlicher Direktor. Seit April 2021 hat er die Professur für Synthetische Biologie inne und hält regelmäßig Lehrveranstaltungen an der Universität Wien. Seit Elly Tanaka am 1. April 2024 die Leitung des IMBA übernahm, ist Knoblich dort stellvertretender wissenschaftlicher Direktor.

Hirnorganoide als Forschungsmodell

Der Arbeitsgruppe von Jürgen Knoblich gelang es 2013 erstmals, ein Hirn-Organoid in vitro zu etablieren. Ein Organoid ist eine in einer Organkultur erzeugte, dreidimensionale Zellstruktur, die bestimmte Eigenschaften eines Organs nachbildet. Das Hirn-Organoid bildet Teile früher Stadien der menschlichen Gehirnentwicklung nach.

Die Erstautorin der zugehörigen Veröffentlichung in Nature war die Postdoktorandin Madeline A. Lancaster. Für ihre entscheidende Rolle erhielt sie den „Eppendorf Award for Young European Investigators“. Die Forschung gehörte außerdem zu den Top 10 der wissenschaftlichen Entdeckungen des Jahres 2013.

Hirnorganoide ermöglichen einen Wissenstransfer von der Fruchtfliege auf den Menschen. Sie erlauben es, Erbkrankheiten des Gehirns erstmals an einer menschlichen Organkultur zu untersuchen. Die Technologie soll auch zur Erforschung weiterer Defekte und Krankheiten des Gehirns dienen.

Asymmetrische Stammzellteilung und Tumorentstehung

Ein weiteres Arbeitsgebiet Knoblichs sind neuronale Stammzellen, ihre asymmetrische Zellteilung und die Wachstumskontrolle. Bei einer asymmetrischen Zellteilung entstehen aus einer Stammzelle gleichzeitig eine identische Stammzelle und eine entwickelte Zelle. Wie dies geschieht, war lange unklar.

Knoblich und sein Team klärten den Mechanismus auf und stellten ihn 2008 in der Zeitschrift Cell vor. Die Teilung funktioniert als Kette molekularer Schalter: Proteine sind je nach Zustand mit oder ohne angehängte Phosphatgruppe „ein“ oder „aus“. Eine Kinase, also ein Überträger eines Phosphatrests, startet den Vorgang. Zu Beginn wird die Aurorakinase A aktiviert. Diese Kinase ist in bestimmten Tumorzellen überexprimiert; auch weitere beteiligte Moleküle spielen bei der Tumorentstehung eine Rolle. Da die Regulation der Stammzellteilung bei Organismen ähnlich ist, lassen sich Ergebnisse aus Fliegen auf die Tumorentstehung beim Menschen übertragen.

2009 veröffentlichte Knoblich zudem in Nature eine Methode, mit der Genfunktionen im gesamten Erbgut der Taufliege gleichzeitig untersucht werden konnten. In einer Gendatenbank lassen sich alle rund 13.000 Gene der Fliege einzeln ein- und ausschalten. Damit untersuchte die Gruppe besonders die Entstehung von Hirntumoren. Sie identifizierte das Gen „Brat“, das dazu beitragen kann, dass Stammzellen ihre Stammzelleigenschaften behalten, sich weiter teilen und nicht zu anderen Zelltypen ausdifferenzieren. Wie viele Gene beim Menschen eine ähnliche Funktion haben, ist unbekannt. Das IMBA untersucht weitere solche Gene mit dem Ziel, künftig möglichst wenig invasive Krebstherapien zu entwickeln.

Wissenschaftliche Funktionen und Auszeichnungen

Knoblich ist Mitglied mehrerer wissenschaftlicher Gesellschaften, gehört den Editorial Boards von Current Biology und European Journal of Cell Biology an und ist Mitglied des Beirats des Krebs Stammzellnetzwerkes der Deutschen Krebshilfe. Am 25. September 2020 berief ihn Papst Franziskus in die Päpstliche Akademie der Wissenschaften. Laut PubMed (Oktober 2014) verfasste er 99 Originalpublikationen.

Zu seinen Auszeichnungen und Mitgliedschaften zählen der Anniversary Award der FEBS und der Young Investigator Award der EMBO (beide 2001), der Wittgenstein-Preis und ein ERC Advanced Investigators Grant (beide 2009), der Erwin Schrödinger-Preis der ÖAW (2012), ein ERC Proof of Concept Grant (2015), ein ERC Advanced Grant (2016 und 2026), der Preis der Stadt Wien für Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft, Technik (2021), die Aufnahme in die Leopoldina (2024) sowie der Kardinal-Innitzer-Preis: Würdigungspreis für Naturwissenschaften/Medizin (2024).