Frau Prof. Heinemann, wollten Sie schon immer bei DESY arbeiten?
Beate Heinemann: Ich bin tatsächlich nur etwa zehn Minuten mit dem Fahrrad von hier entfernt aufgewachsen und hatte Mitschüler, deren Eltern bei DESY gearbeitet haben. Schon in der Schule lagen mir Mathematik und Physik, deshalb habe ich mich entschieden, in Hamburg Physik zu studieren.
Aber erst da wurde mir bewusst, wie spannend Teilchenphysik ist – und welche Möglichkeiten ein Forschungszentrum wie DESY bietet. Während des Studiums habe ich hier Praktika gemacht und schließlich auch meine Diplomarbeit bei DESY geschrieben.
Frau Prof. Uetrecht, wann kam Ihnen der Gedanke, dass man als Biochemikerin hier eine gute Forschungsumgebung findet?
Charlotte Uetrecht: Mich hat Strukturbiologie immer fasziniert. Die Strukturen sind einfach schön anzusehen und haben oft eine erstaunliche Symmetrie – besonders Viren, die relativ einfach aufgebaut sind und trotzdem lebensgefährlich sein können.
Während meiner Doktorarbeit hatte ich die Idee, Massenspektrometrie, die wir zur Strukturuntersuchung nutzen, mit Röntgenstrahlen zu kombinieren. Hier bei DESY gibt es die hellste Röntgenquelle für solche Untersuchungen.
Sie sind beide die erste Frau in Ihrer jeweiligen Führungsrolle bei DESY beziehungsweise CSSB. Ist das heute erwähnenswert?
Heinemann: Ich wünschte, das wäre Schnee von gestern. Leider sieht man in Teilen der Gesellschaft sogar wieder Tendenzen, die die Gleichstellung infrage stellen. Daher glaube ich, man sollte nach wie vor auf Frauen in Führungspositionen hinweisen – und natürlich auch zeigen, dass man dem Job gewachsen und erfolgreich ist.
Uetrecht: In der Forschung und in Wirtschaftsunternehmen sind nur etwa ein Viertel aller Professuren und Leitungspositionen mit Frauen besetzt. Wir haben da immer noch eine „Leaky Pipeline“, also einen sinkenden Frauenanteil mit zunehmender Qualifikationsstufe. Es braucht daher weiterhin strukturelle Änderungen – aber auch Männer, die bei der Care-Arbeit gleichberechtigt mit anpacken.
Wie würden Sie Ihren Führungsstil beschreiben?
Prof. Dr. Beate Heinemann leitet das Forschungszentrum DESY seit April 2025 als erste weibliche Vorsitzende des Direktoriums. Sie ist Professorin an der Universität Hamburg. Zu Beginn ihrer Karriere arbeitete die Teilchenphysikerin unter anderem in Liverpool (Großbritannien) und Berkeley (USA). Sie studiert die fundamentalen Bausteine der Materie und ihre Wechselwirkungen und hat dazu unter anderem am weltweit größten Beschleuniger LHC bei CERN geforscht.
Heinemann: Mir ist wichtig, dass man sich an klaren Werten orientiert und diese auch transparent kommuniziert. Kommunikation kann es eigentlich nie genug geben. Außerdem geht es darum, in Gremien alle wahrzunehmen und wertzuschätzen und gemeinsam Lösungen zu finden, die für alle und für das Ganze gut sind. Transparenz ist dabei ein zentraler Wert.
Uetrecht: Für mich sind flache Hierarchien wichtig. Die Leute sollen sich trauen, mit ihren Ideen zu kommen und sie zu äußern. Davon lebt Forschung: dass Ideen entstehen und umgesetzt werden können. Außerdem versuche ich, sehr lösungsorientiert zu arbeiten. Probleme gibt es immer – entscheidend ist, wie man sie löst. Es geht darum, Dinge möglich zu machen, zu motivieren und gemeinsam eine Strategie zu entwickeln.
DESY war lange vor allem für Teilchenphysik bekannt. Wie kam es dazu, dass heute Forschende aus vielen anderen Disziplinen hier arbeiten?
Heinemann: DESY wurde 1959 als Zentrum für Teilchenbeschleuniger gegründet. Die Beschleuniger dienten dazu, Teilchen aufeinanderzuschießen, um mit der Kollision neue elementare Teilchen zu erzeugen oder Prozesse der Elementarteilchenphysik zu studieren.
Schon in den 1960er-Jahren wusste man aber, dass beim Beschleunigen von Elektronen, quasi als Nebenprodukt, sehr intensive Röntgenstrahlung entsteht – sogenannte Synchrotronstrahlung. Diese Strahlung eignet sich hervorragend, um Materialien oder biologische Strukturen zu untersuchen.
Deshalb wurde unter anderem früh mit dem HASYLAB ein eigenes Institut gegründet, um diese Forschungsmöglichkeiten systematisch zu nutzen, und das European Molecular Biology Laboratory (EMBL) hat sich hier angesiedelt.
Welcher medizinische Nutzen lässt sich daraus ableiten?
Uetrecht: Diese Röntgenstrahlen sind extrem gebündelt und intensiv. Dadurch erreichen wir eine sehr hohe Auflösung. Wir können nicht nur kleine Moleküle separat untersuchen, sondern auch dickere Proben durchleuchten, bis hin zu ganzen kleinen Lebewesen. Man kann damit quasi molekulare Prozesse fotografieren – oder sogar filmen. Wir sehen also nicht nur statische Strukturen, sondern können auch verfolgen, wie sich Proteine bewegen oder verändern.
Prof. Dr. Charlotte Uetrecht ist seit Anfang 2026 wissenschaftliche Direktorin am Centre for Structural Systems Biology (CSSB), das sich mit DESY als Partner auf dem Forschungscampus Bahrenfeld angesiedelt hat. Die Biochemikerin mit Stationen in Utrecht (Niederlande), Uppsala (Schweden) und beim European XFEL (Schenefeld) ist außerdem Professorin für Chemie an der Universität zu Lübeck. Die Biochemikerin untersucht mithilfe moderner Methoden der Massenspektrometrie und Röntgenstrukturanalyse die Struktur und Dynamik von Viren.
Ein Beispiel hierfür sind sogenannte antimikrobielle Peptide. Das sind kurze Eiweißmoleküle, die Teil des angeborenen Immunsystems vieler Lebewesen sind und wie eine Art natürliches Antibiotikum gegen Bakterien, Viren, Pilze oder Parasiten wirken.
Viele dieser Peptide können sehr lange, faserartige Proteinstrukturen bilden, sogenannte Fibrillen, wie wir sie auch bei neurodegenerativen Erkrankungen beobachten, etwa bei Alzheimer oder Parkinson.#
Wenn wir verstehen, wie solche Fibrillen auf molekularer Ebene aufgebaut sind und entstehen, liefert das wichtige Hinweise darauf, wie man solche Prozesse therapeutisch beeinflussen könnte.
Die strukturelle Aufklärung mit Synchrotronstrahlung liefert aber auch Ansatzpunkte für antivirale Therapien. Es wurden zum Beispiel Wirkstoffkandidaten an DESYs Strahllinien gescreent, um zu verstehen, wie sie an Proteine des Coronavirus binden.
Heinemann: Ja, Messungen bei DESY haben auch dazu beigetragen, die Entwicklung des Corona-Impfstoffs zu beschleunigen. BioNTech ist ein prominentes Beispiel mit großem Impact. Aber auch viele kleinere Firmen schicken Proteinproben zur Analyse. Das läuft sehr automatisiert: Wir scannen die Proben und liefern den Unternehmen die Daten der entschlüsselten Proteine.
Mittlerweile sind die Vorhersagen von KI so gut, dass sie den experimentellen Daten statischer Strukturen entsprechen.
Charlotte Uetrecht
Die Ergebnisse verwerten dann zunächst die Firmen selbst, häufig werden sie aber zudem in große Protein-Datenbanken wie die des European Molecular Biology Laboratory (EMBL) eingespeist und sind dann auch öffentlich zugänglich.
Bei Ihrer Forschung fallen enorme Mengen von Messdaten an. Welche Rolle spielt künstliche Intelligenz dabei?
Heinemann: Eine sehr große! KI ist heute zum Beispiel in der Lage vorherzusagen, wie eine Sequenz von Aminosäuren sich zu einem Protein faltet. Das ist entscheidend, um ihre Funktion im Organismus zu verstehen. Dazu braucht die KI allerdings hochpräzise Daten, um etwas Intelligentes daraus abzuleiten.
Weltweit wurden inzwischen Hunderttausende Proteinstrukturen experimentell bestimmt – auch an Einrichtungen wie DESY. Das ist sozusagen ein „Match made in heaven“. Die KI braucht große Mengen an guten Daten, und unsere Anlagen liefern genau diese Daten.
Uetrecht: Gleichzeitig sind die riesigen Datenmengen händisch und auch mithilfe von Programmen gar nicht mehr analysierbar. Mittlerweile sind die Vorhersagen von KI so gut, dass sie den experimentellen Daten statischer Strukturen entsprechen.
Heinemann: Trotzdem sollte man der KI nicht blind vertrauen. Ihre Ergebnisse müssen immer experimentell überprüft werden.
Rund um DESY entsteht derzeit die Science City Hamburg-Bahrenfeld. Was bedeutet das für Ihre Arbeit?
Uetrecht: Sehr viel. Forschung wird immer interdisziplinärer. Am CSSB arbeiten Partner aus verschiedenen Institutionen zusammen – unter anderem DESY, das Europäische Molekularbiologie-Labor EMBL und die Universität Hamburg. Der Fachbereich Physik ist bereits auf dem Campus, die Chemie ist ebenfalls vertreten und wird künftig komplett mit Teilen der Biologie auf den Campus ziehen. Schon jetzt betreuen wir viele Studierende, die hier ihre Bachelor-, Master- oder Doktorarbeiten schreiben.
Heinemann: Genau. Gespräche auf dem Campus oder spontane Kooperationen spielen eine große Rolle. Je größer dieses wissenschaftliche Ökosystem ist und je intensiver es genutzt wird, desto mehr Innovation kann daraus entstehen.
Welche Rolle spielen junge Unternehmen und Start-ups für DESY?
Heinemann: Unsere Abteilung für Innovation und Technologietransfer hat ein eigenes Büro für Industriekontakte. Start-ups können sich dort melden und uns schildern, welche konkreten Probleme sie gern mit unserer Forschung lösen würden, sie können dann mit uns kooperieren und unsere Anlagen nutzen. Außerdem bauen wir mit mehreren Gebäuden, die von Land und Bund finanziert werden, ein eigenes Ökosystem für Start-ups auf.
Zusammen mit der Universität und der Stadt Hamburg betreiben wir bereits die Start-up Labs Hamburg, in denen sich junge Unternehmen vernetzen, Labore gemeinsam nutzen und neue Mitarbeitende unter unseren Doktoranden und Postdocs rekrutieren können. Außerdem gibt es immer wieder Ausgründungen. Viele Forschende haben auf der Basis ihrer Experimente hier eine gute Geschäftsidee – aber oft noch keine Vorstellung, wie man daraus einen Businessplan entwickelt.
Viele brauchen auch eine Anschubfinanzierung. Dafür gibt es bei DESY ebenfalls Programme, sodass sie zunächst Prototypen von ihrem Produkt entwickeln und testen können. Zusammen mit Fördermitteln der Stadt oder aus Europa kann sich daraus ein Start-up und später ein etabliertes Unternehmen entwickeln.
Entsteht aus jeder wissenschaftlichen Entdeckung irgendwann eine Anwendung?
Uetrecht: In der Grundlagenforschung geht es zunächst vor allem um Erkenntnis. Anwendungen lassen sich daraus nicht gezielt planen, weil man vorher ja nicht weiß, wo und auf welchen Ergebnissen der nächste echte Durchbruch entsteht. Selbst Erkenntnisse mit großem Potenzial, die vielleicht sogar schon patentiert sind, erreichen nicht immer die nächste Stufe.
Heinemann: Auch die Erkenntnis, dass ein bestimmter Ansatz nicht funktioniert, ist ja wichtig. Manchmal führt Forschung in eine Sackgasse. Und manchmal dauert es Jahrzehnte, bis eine Anwendung entsteht.
Das Deutsche Elektronen-Synchrotron (DESY), 1959 in Hamburg gegründet, ist eines der weltweit führenden Forschungszentren für Beschleunigerphysik, Forschung mit Röntgenstrahlung, Teilchen- und Astroteilchenphysik. An den DESY-Standorten Hamburg und Zeuthen (Brandenburg) arbeiten heute rund 3000 Menschen. Der Grundetat beträgt 349 Millionen Euro pro Jahr; finanziert wird DESY zu 90 Prozent vom Bund und zu 10 Prozent von Hamburg und Brandenburg. Mit DESY-Teilchenbeschleunigern und -Nachweisgeräten erkunden Forschende den Mikrokosmos in seiner ganzen Vielfalt. Beschleuniger wie PETRA III erzeugen extrem intensive Röntgenstrahlen zum Untersuchen von Materialien, Nanostrukturen und Biomolekülen. Mit PETRA IV plant DESY derzeit eine weitere Ausbaustufe, die voraussichtlich um 2032 in Betrieb gehen soll.
Bei den mRNA-Impfstoffen hat es etwa 20 Jahre gedauert, bis die Technologie erstmals eingesetzt wurde. Und die klinische Nutzung von Teilchenbeschleunigern zur Tumorbestrahlung hat sogar 30 Jahre gedauert.
Woran machen Sie dann den Erfolg Ihrer Forschung fest?
Heinemann: Natürlich schauen wir zunächst auf klassische wissenschaftliche Kennzahlen – etwa die Zahl der Publikationen, insbesondere in hochkarätigen Fachjournalen. Gleichzeitig betrachten wir auch den wirtschaftlichen Impact unserer Forschung, also Lizenzen, Patente und Ausgründungen.
Im Ökosystem der Science City gab es 2018 neun Start-ups, inzwischen sind es bereits 35. Ein weiterer Indikator ist die Nachfrage aus der Industrie: Unternehmen können an unseren Synchrotronanlagen Strahlzeit buchen, um eigene Experimente durchzuführen. Diese Nachfrage ist in den vergangenen Jahren kontinuierlich gestiegen.
Was kostet es denn, bei Ihnen Strahlzeit zu buchen?
Heinemann: Das ist gar nicht so teuer – etwa 600 Euro pro Stunde. Wir machen damit keinen Gewinn, das deckt einfach die anfallenden Kosten. Unser Ziel ist es, Kooperationen mit der Industrie aufzubauen und gemeinsam an spannenden Fragestellungen zu arbeiten. Oft entstehen bei solchen Projekten auch Doktorarbeiten, die dann wiederum die Wissenschaft bereichern. Win-win, quasi.
Bietet Hamburg gute Rahmenbedingungen für Ihre Arbeit?
Uetrecht: Das CSSB ist als Multi-Partner-Institut mit mehreren Forschungseinrichtungen in dieser Form in Deutschland bislang einzigartig. Der Wissenschaftsrat empfiehlt solche kollaborativen Strukturen zwar schon lange, doch in dieser Größenordnung gibt es sie kaum. Insofern war es durchaus mutig von Hamburg, dieses Modell zu unterstützen.
Hamburg hat die Wissenschaft in den vergangenen zehn Jahren sehr konsequent unterstützt.
Beate Heinemann
Was allerdings häufig fehlt, ist langfristige finanzielle Planungssicherheit – nicht nur für das CSSB, sondern für viele Forschungseinrichtungen. Große wissenschaftliche Projekte brauchen oft viele Jahre, manchmal Jahrzehnte, bis Ergebnisse sichtbar werden. Insgesamt steht Deutschland hier zwar vergleichsweise gut da, aber es gibt durchaus noch Luft nach oben.
Heinemann: Hamburg hat die Wissenschaft in den vergangenen zehn Jahren sehr konsequent unterstützt. Besonders mit der Science City Hamburg-Bahrenfeld treibt die Stadt diese Vision voran. Die Herausforderungen liegen eher auf Bundesebene. Wir haben zwar gute Strukturen, stoßen aber immer wieder auf bürokratische Hürden – etwa bei steuerlichen oder energierechtlichen Fragen. Hier wäre an manchen Stellen mehr Pragmatismus hilfreich.
Ein weiterer Punkt ist die Durchlässigkeit zwischen Wissenschaft und Industrie. In den USA ist es viel selbstverständlicher, dass Forschende zeitweise in Unternehmen arbeiten oder umgekehrt. In Deutschland könnte dieser Austausch noch stärker sein. Auch Genehmigungsprozesse dauern hier im internationalen Vergleich oft länger. Natürlich müssen Risiken sorgfältig geprüft werden, aber in Deutschland schaut man häufig zuerst auf mögliche Probleme und weniger auf die Chancen. Dies ist nun jedoch vielfach erkannt worden, und Besserung ist in Sicht.
