Dr. Sara Hetzel beschäftigt sich mit epigenetischen Veränderungen der DNA und wie sie zu Krankheiten wie Krebs beitragen.
Sara ist Postdoktorandin im Fachbereich „Computational Genomics“ und seit Anfang 2025 Teil des Teams von Fachgebietsleiterin Prof. Helene Kretzmer. Davor promovierte sie am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik und erforschte die Methylierungslandschaft u.a. bei Krebs.
In diesem Jahr wurde die Bioinformatikerin mit der Otto-Hahn Medaille ausgezeichnet, für ihre Dissertation zur DNA-Methylierung. Sie ist eine der bedeutendsten wissenschaftlichen Auszeichnungen für junge Forschende in Deutschland, verliehen von der Max-Planck-Gesellschaft.
Mich fasziniert an der Epigenetik, dass Gene an- oder ausgeschaltet werden können, ohne dass sich die DNA selbst verändert – und dass diese Veränderungen grundsätzlich wieder rückgängig gemacht werden können.
Hasso-Plattner-Institut: Wie erklärst du Bekannten deine Forschung?
Sara Hetzel: Jede Zelle unseres Körpers enthält dieselbe DNA, die unsere Erbinformation speichert. Trotzdem bestehen wir aus vielen verschiedenen Zelltypen, die alle unterschiedliche Funktionen erfüllen. Das ist möglich, weil nur spezifische Abschnitte der DNA, die in einer Zelle relevant sind, abgelesen werden und andere unzugänglich bleiben. Ich beschäftige mich mit bestimmten Modifikationen der DNA – sogenannte DNA-Methylierung –, die diese Regulierung sowie andere Prozesse in der Zelle unterstützen und die sich in Krankheiten, wie zum Beispiel Krebs, auf charakteristische Weise verändern können.
HPI: Wenn man DNA-Methylierung sichtbar machen könnte, wie würde das aussehen?
Sara: Wir stellen uns das gerne wie kleine Kugeln vor, die sich an ein Cytosin – eine der vier Basen, aus denen die DNA besteht – anlagern und dadurch zu einer dichteren Packung der DNA führen. In Wirklichkeit ist diese “Kugel” eine Methylgruppe, die sich aus einem Kohlenstoffatom und drei Wasserstoffatomen zusammensetzt.
HPI: Wie sieht ein typischer Arbeitstag bei der Erforschung von DNA-Methylierung aus?
Sara: Während es einen großen Forschungszweig gibt, der DNA-Methylierung im Labor untersucht, beschäftige ich mich mit der Auswertung der daraus entstehenden Daten. DNA-Methylierung kann durch Genomsequenzierung ausgelesen werden, wodurch sehr große Datenmengen entstehen, die nur am Computer mit speziellen Programmen und Algorithmen analysiert werden können. Meine Arbeit besteht darin, diese Programme auf Sequenzierdaten anzuwenden, eigene Methoden für die Datenanalyse zu entwickeln und die Ergebnisse abschließend zu visualisieren und zu interpretieren.
HPI: Was hat dich persönlich dazu bewegt, dich mit epigenetischen Modifikationen zu beschäftigen?
Sara: Mich fasziniert an der Epigenetik, dass die Aktivität von Genen reguliert werden kann, ohne dass sich die DNA-Sequenz selbst verändert, was bedeutet, dass die Wirkungen grundsätzlich reversibel sind. Spannend finde ich auch, dass verschiedene epigenetische Modifikationen eng zusammenarbeiten, um Prozesse in der Zelle zu steuern. Dabei interessiert mich vor allem, wie sich diese Muster zwischen gesunden und kranken Zellen unterscheiden und was wir daraus lernen können.
HPI: Gab es einen Moment in deiner Forschung, in dem du dachtest: „Das könnte wirklich einmal Leben verändern!“
Sara: Ich komme aus der Grundlagenforschung, was bedeutet, dass ich mich darauf fokussiere, grundlegend zu verstehen, wie sich DNA-Methylierung in bestimmten Kontexten verhält, ohne auf eine spezifische Anwendung hinzuarbeiten. Daher ist es oft schwierig, sofort einen direkten Nutzen, zum Beispiel im klinischen Bereich, abzuleiten. Ich habe jedoch dazu beigetragen, unser grundlegendes Wissen über DNA-Methylierung zu erweitern – eine Basis, auf der zukünftige angewandte Forschung aufbauen und vielleicht tatsächlich einmal Leben verändern kann.
HPI: Wenn DNA-Methylierung Gene ein- und ausschalten kann – könnte man sie gezielt „umprogrammieren“, um Krankheiten zu verhindern?
Sara: In der Theorie ist das durchaus denkbar, allerdings ist es praktisch herausfordernd, nur das Zielgen zu erreichen, ohne dabei unbeabsichtigt auch andere Regionen zu treffen. Das wird zusätzlich dadurch verkompliziert, dass oft nicht nur ein einziges Gen in einer Krankheit eine Rolle spielt und wir nicht immer genau wissen, wodurch und wann eine Krankheit entsteht. Vielversprechender sind Ansätze in der Früherkennung. Bereits heute wird erforscht, ob sich DNA-Fragmente von Tumorzellen im Blut durch charakteristische DNA-Methylierungsmuster von gesunden Zellen unterscheiden lassen. Durch das Auslesen dieser Muster könnten Krebsdiagnosen früher gestellt werden und damit möglicherweise die Heilungschancen verbessern.
HPI: Wo stehen wir in dem Bereich aktuell und wo willst du hin?
Sara: Mein Ziel ist es, besser zu verstehen, in welchen Regionen der DNA sich die Methylierungsmuster in verschiedenen Tumorarten verändern. Dieses Wissen könnte dazu beitragen, Diagnosen präziser zu machen oder durch das Auslesen von DNA-Methylierung zu erleichtern. Darüber hinaus interessiere ich mich für die technische Weiterentwicklung von Methoden, die wir als Wissenschaftler in diesem Bereich einsetzen, um bislang ungelöste Fragen beantworten zu können.
HPI: Inwieweit kannst du dieser Vision am HPI näher kommen?
Sara: Das HPI bietet mir nicht nur eine exzellente Infrastruktur, um meine Projekte durchzuführen, sondern auch ein breit aufgestelltes, hochkompetentes Umfeld mit starker Expertise in Informatik und Datenanalyse. Ich freue mich darauf, durch den Austausch mit anderen Forschungsfeldern zu lernen, um neue Ansätze und Ideen in meiner Forschung umzusetzen.
Danke für dieses Gespräch und den Einblick in deine Arbeit!
