Por­trät Jana Kai­nerstor­fer: Dia­gnose mit dem Licht

25.04.2022 | Politik

Mit der von ihr ent­wi­ckel­ten mini­mal­in­va­si­ven Methode misst die Wie­ne­rin Jana Kai­nerstor­fer Ver­än­de­run­gen des zere­bra­len Blut­flus­ses. Schon als 30-Jäh­rige wird sie als Assi­stant Pro­fes­sor für Bio­me­di­cal Engi­nee­ring an der Car­ne­gie Mel­lon Uni­ver­sity in Pitts­burgh ­beru­fen – ver­bun­den mit einem eige­nen Labor.

Ursula Scholz

Phy­sik oder Medi­zin? Weil sie sich nicht ent­schei­den konnte, wollte die Wie­ne­rin Jana Kai­nerstor­fer bei­des stu­die­ren. Die Ent­schei­dung zuguns­ten der Phy­sik fiel letzt­lich durch ihren Neben­job in der Biblio­thek des Phy­sik-Insti­tuts der Uni­ver­si­tät Wien. „Der per­sön­li­che Kon­takt zu den Pro­fes­so­ren, der sich in der Biblio­thek erge­ben hat, war aus­schlag­ge­bend, mich auf die ­Phy­sik zu kon­zen­trie­ren“, erzählt Kai­nerstor­fer. Par­al­lel zum Physik­studium assis­tierte sie aller­dings auch einem Arzt der Med­Uni Wien im AKH bei sei­ner schmerz­the­ra­peu­ti­schen For­schung. Der Draht zur Medi­zin riss nie ab; die Ver­bin­dung in die USA, die Kai­nerstor­fer schon wäh­rend des Stu­di­ums in einem Aus­tausch­se­mes­ter an der George­town Uni­ver­sity in Washing­ton DC geknüpft hat, ebenso wenig. „Ich habe an der George­town Uni­ver­sity nicht nur Vor­le­sun­gen gehört, son­dern konnte in einem Labor mit­ar­bei­ten, in dem mit funk­tio­nel­ler Magnet­resonanztomografie geforscht wurde. Ein Wis­sen­schaf­ter dort hat sich mit der opti­schen Bild­ge­bung von Gehir­nen beschäf­tigt und so bin ich durch Zufall in die­ses For­schungs­ge­biet hineingerutscht.“

Schon ihre Diplom­ar­beit schrieb sie über Nah-Infra-Rot-Spek­tro­s­­ko­pie (NIRS) mit Betreu­ern in Wien und Washing­ton in Koope­ra­tion mit der George­town Uni­ver­sity, Washing­ton DC. Bei den Natio­nal Insti­tu­tes of Health (NIH) fand Kai­nerstor­fer die Mög­lich­keit, anschlie­ßend auch eine bezahlte Dis­ser­ta­tion zu schrei­ben, tat­kräf­tig unter­stützt von ihrem öster­rei­chi­schen Betreuer Assoc. Prof. Chris­toph Hit­zen­ber­ger vom Zen­trum für Medi­zi­ni­sche Phy­sik und Bio­me­di­zi­ni­sche Tech­nik der Med­Uni Wien.
Beschäf­tigte sich Kai­nerstor­fer im Rah­men ihrer ­Dis­ser­ta­tion noch mit der opti­schen Bild­ge­bung der Haut für ein ­Moni­to­ring der Neben­wir­kun­gen von onko­lo­gi­schen The­ra­pien, fokus­siert sie ihre For­schung mitt­ler­weile auf Gehirn-­Dia­gnos­tik. Als Post­doc an der Tufts Uni­ver­sity in Bos­ton, wo sie drei­ein­halb Jahre arbei­tete, detek­tierte sie bei Pati­en­ten mit Dia­be­tes mel­li­tus und Dia­ly­se­pflich­ti­gen Ver­än­de­run­gen des zere­bra­len Blut­flus­ses mit­tels NIRS. „Es zeigt sich, dass bei man­chen Krank­hei­ten die Fähig­keit des Gehirns, den Blut­fluss selbst zu regu­lie­ren, mess­bar abnimmt“, erläu­tert Kai­nerstor­fer. In Bos­ton blieb sie nicht, bei den Blutfluss­messungen schon. Mit Anfang 30 wurde sie als Assi­stant Pro­fes­sor für Bio­me­di­cal Engi­nee­ring an der Car­ne­gie Mel­lon Uni­ver­sity Pitts­burgh beru­fen – in einem auch für US-ame­ri­ka­ni­sche Ver­hält­nisse jun­gen Alter. Damit ver­bun­den waren ein eige­nes Labor und genü­gend finan­zi­elle Res­sour­cen für ihre Forschung.

Mini­mal­in­va­sive Methode

Mit der von ihr ent­wi­ckel­ten mini­mal­in­va­si­ven Methode misst die heute 38-Jäh­rige den Blut­fluss, die Sauer­stoff­sät­ti­gung und den Gehirn­druck. Dabei wird ein Sen­sor auf die Stirn der Pro­ban­den gesetzt, der über meh­rere opti­sche Fasern die Infor­ma­tion über­mit­telt, in wel­cher Form das aus­ge­sandte Licht vom Gewebe reflek­tiert wird. Soeben wurde die Methode an 15 ICU-Pati­en­ten erprobt, denen außer­dem eine Gehirn­druck­sonde gesetzt wor­den war, wodurch die Werte der mini­mal­in­va­si­ven Mes­sung mit jenen der her­kömm­li­chen Methode ver­gli­chen wer­den konnten.

Gehirn­druck­ver­än­de­run­gen und ein ver­än­der­ter Blut­fluss sind nach Trau­mata, bei Hydro­ce­pha­lus oder nach einem Insult mess­bar, könn­ten aber auch in Zusam­men­hang mit Dia­be­tes mel­li­tus oder Demenz auf­tre­ten. Kai­nerstor­fer ver­sucht, beson­ders die neu­ro­vasku­läre Kopp­lung zu ver­ste­hen, also jenen phy­sio­lo­gi­schen Vor­gang, der der Blut­fluss­re­gu­la­tion zugrunde liegt. „Der­zeit kön­nen wir nur die Kor­re­la­tion zwi­schen Krank­heit und ver­än­der­tem Blut­fluss auf­zei­gen, ken­nen aber deren Ursa­che noch nicht.“ Ein wei­te­res Erkennt­nis­in­ter­esse von Kainers­torfer gilt der Aus­wir­kung der Gehirn-inter­nen Blutfluss­regulation auf neu­ro­nale Aktivitäten.

Ziel: neues bild­ge­ben­des Verfahren

Die Hämo­glo­bin-Mes­sun­gen mit ihrer Methode geben wie­derum Hin­weise, wel­ches Gehirn­areal gerade beson­ders aktiv ist, denn dort steigt mit der Durch­blu­tung auch der Hämo­glo­bin­ge­halt an. „Ich möchte ein bild­ge­ben­des Ver­fah­ren ent­wi­ckeln, das die Dia­gnos­tik oder The­ra­pie so opti­miert, dass damit Men­schen direkt gehol­fen wer­den kann“, for­mu­liert sie ihr Forschungsziel.

Je höher Jana Kai­nerstor­fer in der aka­de­mi­schen Welt auf­stieg, desto öfter war sie die ein­zige Frau im Raum oder zumin­dest die­je­nige mit der höchs­ten Senio­ri­tät. Trotz­dem wurde sie bei einem Vor­trag auch ein­mal für eine Sekre­tä­rin gehal­ten. In ihrem eige­nen Labor gibt es nach die­sen Erfah­run­gen „zero tole­rance“ für Dis­kri­mi­nie­rung. Dass Män­ner und Frauen darin glei­cher­ma­ßen reprä­sen­tiert sind, „hat sich aber ein­fach so erge­ben. Es gab Zei­ten, in denen auch Wis­sen­schaf­ter von vier Kon­ti­nen­ten in mei­nem Labor ver­tre­ten waren.“

Ebenso viel­fäl­tig wie ihr Team ist die Anwen­dung der Dia­gnos­tik von Kai­nerstor­fer mit­tels Licht, denn neben den gro­ßen Mes­sun­gen ver­folgt sie ein paar „Neben­pro­jekte“. Ihre Pro­ban­den sind ein­mal schwan­gere Frauen, dann wie­der Men­schen mit dunk­ler Haut­farbe. Und Del­fine. „Bei den Schwan­ge­ren mes­sen wir mit opti­schen Metho­den die Sauer­stoff­sät­ti­gung des Fötus und ver­su­chen dabei zu klä­ren, wie tief in den Kör­per wir mit Licht kom­men.“ Eine wei­tere For­schungs­frage hat sich beson­ders in der Pan­de­mie als dring­lich erwie­sen: Die Ergeb­nisse her­kömm­li­cher Puls­oxi­me­ter sind nur für Men­schen mit hel­ler Haut­farbe ver­läss­lich. Im Labor von Kai­nerstor­fer wird daher an einer Ana­ly­se­me­thode gear­bei­tet, deren Ergeb­nisse nicht von der Haut­farbe abhän­gen. An den Del­fi­nen – und ana­log dazu bei Apnoe-Tau­chern – ver­sucht Kai­nerstor­fer zu ent­schlüs­seln, wie das Gewebe auf das minu­ten­lange Anhal­ten von Luft reagiert. „Wir konn­ten bereits bewei­sen, dass das Gehirn das letzte Organ ist, das Sauer­stoff ver­liert.“ Tau­chen – aller­dings mit Gerät – zählt auch zu den Hob­bys von Kai­nerstor­fer – und so lässt sich manch­mal eine Mess­reihe auch mit dem eige­nen Ver­gnü­gen ver­bin­den. Dane­ben ent­spannt sie sich beim argen­ti­ni­schen Tango-Tan­zen und trai­niert aktu­ell für einen Halbmarathon.

Ver­läss­li­che Motivation

Was Kai­nerstor­fer ver­läss­lich moti­viert, ist der Enthu­si­as­mus für ihre For­schung. In ihr tref­fen Wis­sens­durst und Ehr­geiz aber auch auf das Bedürf­nis, „kind­ness“ zu leben: als Leh­rende, als Kol­le­gin, als Mensch an sich. Die Begeis­te­rung für die Arbeit geht so weit, dass sie manch­mal aufs Ein­kau­fen ver­gisst und obwohl sie gerne kocht, dafür keine Zeit mehr fin­det. Vor­bei ist die Phase, als sie noch all­wö­chent­lich einen Kuchen mit ins Labor gebracht hat, weil sie so große Sehn­sucht nach den hei­mi­schen Süß­spei­sen hatte. Kommt ihre Mut­ter aus Wien zu Besuch, erstreckt sich das Ritual des Wie­der­se­hens auch auf Kuli­na­ri­sches: Da wird Och­sen­schlepp gekocht, Gulasch – und der familien­eigene Scho­ko­la­de­ku­chen mit einer Gla­sur, die nur in Öster­reich erhält­lich ist ….

Kai­nerstor­fer lässt sich nicht nur gerne bemut­tern, son­dern bemüht sich ihrer­seits darum, den aka­de­mi­schen Nach­wuchs in ihrem Umfeld nach Kräf­ten zu för­dern. „Ich bin so dank­bar für all das, was mir meine Men­to­ren mit­ge­ge­ben haben und bin mir des­sen bewusst, dass ich in mei­ner Kar­riere auch viel Glück gehabt habe. Davon möchte ich etwas an die nächste For­scher-Genera­tion weitergeben.“

© Öster­rei­chi­sche Ärz­te­zei­tung Nr. 08 /​25.04.2022