OBOKATA VERTEIDIGT STUDIE ZUR ZELLVERJÜNGUNG

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Das Team um Obokata aus Japan und den USA hatte Ende Januar in Nature berichtet, dass es unter anderem mit Säure Körperzellen neugeborener Mäuse in eine Art embryonalen Zustand zurückversetzt hätte. Es hätte ausgereicht, T-Zellen in Flüssigkeit mit einem pH-Wert von 5,4 bis 5,8 baden zu lassen, schrieben die Forscher. Das Entstehen von Pluripotenz durch einen Reiz, stimulus-triggered acquisition of pluripotency, nannten sie kurz STAP.

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DIE NEUE GEN-REVOLUTION

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CRISPR/Cas9 – dieses merkwürdige Kürzel steht für ein neues Verfahren, um DNA-Bausteine im Erbgut zu verändern, so einfach und präzise, wie es bis vor kurzem unvorstellbar war. In der Welt der Gentechnik ist es wirklich eine Revolution. Obwohl es „natürlicherweise“ aus Bakterien stammt, funktioniert CRISPR in nahezu allen lebenden Zellen und Organismen: Es verspricht neue Möglichkeiten gegen Aids, Krebs und eine Reihe von Erbkrankheiten – aber auch bei der Züchtung von Pflanzen und Tieren. Noch wird es einige Zeit dauern, bis mit CRISPR „editierte“ Produkte auf den Markt kommen. Doch schon jetzt ist ein heftiger Streit entbrannt. Im Kern geht es darum, ob solche Pflanzen oder Tiere als „gentechnisch verändert“ anzusehen sind oder eher natürlichen Mutationen gleichen.

CRISPR/Cas9 ist eine neue, molekularbiologische Methode, um DNA gezielt zu schneiden und anschließend zu verändern. Auf diese Weise können einzelne Gene – genauer: DNA-Bausteine – umgeschrieben oder „editiert“ werden. Solche Verfahren, zu denen etwa auch Zinkfinger-Nukleasen oder TALEN gerechnet werden, bezeichnet man daher zusammenfassend als Genome Editing (auch: Gene Editing).

Ursprünglich stammt das CRISPR/Cas-System aus Bakterien. Es dient ihnen als eine Art Immunsystem, mit dem sie Angriffe von Viren erkennen und abwehren können. Erst vor wenigen Jahren (2012) hatten zwei Molekularbiologinnen (siehe Kasten links) die geniale Idee, daraus ein molekularbiologisches Werkzeug zu entwickeln. Zur großen Überraschung funktioniert es nicht nur bei Bakterien, sondern universal bei allen lebenden Zellen – in menschlichen, aber auch in denen von Tieren und Pflanzen.

Im Kern laufen alle Genome Editing-Verfahren in drei Schritten ab: Zunächst muss im riesigen Genom einer Pflanze – das oft aus Milliarden Basenpaaren (DNA-Bausteine) besteht – punktgenau die Stelle gefunden und angesteuert werden, bei der eine Änderung durchgeführt werden soll. Dazu konstruiert man geeignete „Sonden“, die beim CRISPR-Verfahren aus RNA-Abschnitten (auch Guide RNA genannt) bestehen, die genau zu der jeweiligen Zielsequenz passen. Nachdem die Sonde dort angedockt hat, wird der DNA-Doppelstrang genau an dieser Stelle mit einer molekularen „Schere“ geschnitten – bei CRISPR ist es das Cas9-Protein, welches an die RNA-Sonde gekoppelt ist.

Weiter zum Artikel, Transgen, den 07.04.2016

MIT DER GEN-SCHERE GEGEN KREBS

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In China haben Tumorspezialisten erstmals die Genomchirurgie verwendet, um Krebs zu bekämpfen. Sie haben ein Gen aus dem Erbgut von T-Zellen entfernt.

In China wurde erstmals weltweit ein Mensch mit Zellen behandelt, deren Erbgut zuvor mithilfe der Gen-Schere Crispr verändert wurde. Das berichtet „Nature News“. Der Patient leide an einem aggressiven Lungenkrebs. Zunächst haben die Tumorspezialisten um Lu You von der Sechuan-Universität in Chengdu aus dem Blut des Kranken Abwehrzellen (T-Zellen) isoliert. Dann haben sie mit Crispr das Gen für das Eiweiß PD-1 aus dem Erbgut der T-Zellen entfernt, die so veränderten „Todesschwadrone“ im Labor vermehrt und dem Patienten am 28. Oktober per Infusion gegeben. Der Patient habe das gut vertragen, er soll noch eine zweite Infusion bekommen.

PD-1 ist ein Kontrollpunkt (Checkpoint), der den Körper vor einer übereifrigen Abwehr schützt. Allerdings nutzen ihn auch Tumoren, um sich zu maskieren und T-Zellen auszubremsen: Hat die Krebszelle ein Pendant zu PD-1, wird sie nicht angegriffen. Bisher sind nur Antikörper für die Krebstherapie zugelassen, die diesen Mechanismus blockieren. Die Chinesen wollen ihn ganz beseitigen.

Zunächst geht es darum, ob die Therapie sicher ist. Zehn Krebspatienten werden in der West-China-Klinik bis zu vier Infusionen mit den veränderten T-Zellen bekommen. Es gehe zunächst um die Sicherheit der experimentellen Therapie, betonen Lu You und seine Kollegen. Die Gesundheit der Patienten wollen sie daher mindestens sechs Monate überwachen und darüber hinaus beobachten, ob die Infusionen den Verlauf der Krankheit beeinflussen.

Weiter zum Artikel, Tagesspiegel, den 16.11.2016

DESIGNERFRÜCHTE AUS DEM GENLABOR

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Ein modernes Verfahren namens CRISPR/Cas macht es etwa möglich, gezielt Positionen auf einem Chromosom auswählen und manipulieren zu können. Diese Methoden haben zwar ihre Tücken und müssen erst optimiert werden, doch irgendwann einmal, so der Traum vieler Forscher, kann man die Buchstaben der DNA genauso umschreiben, wie man am Computer ein Textdokument bearbeitet und einzelne Textfragmente zielgenau löscht oder ergänzt. Daher benutzen Molekularbiologen in diesem Zusammenhang gern das englische Wort „Gene Editing“.

Nun hat man die Gensequenzen zahlreicher Nutzpflanzen umfangreich ermittelt und in Datenbanken gespeichert. Die Funktionen etlicher Gene sind bekannt, etwa wenn es um das Reifen von Früchten oder die Regulation der Blütezeiten geht. Man kennt Stoffwechselwege, die die Vitaminproduktion oder den Nährwert einer Pflanze beeinflussen. Pflanzenzüchter könnten also anhand dieser Daten ermitteln, was man an einer Gensequenz verändern muss, um einen höheren Ertrag oder einen aromatischeren Geschmack zu erhalten. Nun, so die Idee, editiert man die DNA-Sequenz einer Pflanze entsprechend – ganz ohne artfremde DNA einzubringen.

„Das einfache Vermeiden fremder Gene macht die genetisch editierten Pflanzen gewissermaßen natürlicher“, argumentiert Kanchiswamy. Und tatsächlich könnte man auf diese Weise Gene manipulieren und Pflanzen erzeugen, die zumindest in einigen Ländern nicht als GVOs im Sinne der Gesetzestexte gelten. So könnten sich ja einzelne Buchstaben im genetischen Code auch durch natürliche Prozesse ändern; ahmt man diesen Schritt biotechnisch nach, würden die Organismen vielleicht auch in Deutschland den Einschränkungen des Gentechnikgesetzes entgehen. Da es sich bei Früchten nicht um Grundnahrungsmittel handelt, glauben die italienischen Wissenschaftler, dass sich Gene-Editing-Methoden bei diesen Pflanzen besser etablieren lassen. „Wenn Biotechnologie genutzt wird, um Luxusprodukte am Markt zu platzieren, lässt sich die Akzeptanz beim Verbraucher steigern“, schreiben die Autoren.

Zu dem Artikel – WISSEN-AKT, den 18.08.2014

CELLPOD: 3D GEDRUCKTER BIOREAKTOR STELLT LEBENSMITTEL HER

Essen schnell wachsen lassen kein Science Fiction mehr

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Das VTT und das Biotechnologie-Wissenschaftsteam haben die Vision, dass in Zukunft jeder zu Hause sein eigenes Essen herstellen kann. „Urbanisierung und die Umweltbelastung durch die Landwirtschaft schafft die Notwendigkeit, neue Wege zur Herstellung von Lebensmitteln zu entwickeln – CellPod ist einer von ihnen. Er kann den Verbrauchern eine neue und aufregende Weise zur Herstellung von lokalen Speisen in ihren eigenen Häusern bieten“, sagt Lauri Reuter , VTT-Forscher.

Der CellPod ist nicht der erste Food-Incubator und die Idee der Bioreaktoren ist schon etwas älter. Neu implementierte Technologie, wie z.B. der 3D-Druck, beschleunigen die Wachstumsphase jedoch dramatisch. Statt Monate lang auf die Ernte seines eigenen Gartens zu warten, stellt der CellPod Beeren und andere Frucht- und Gemüsesorten in nur einer Woche her. Schon jetzt stellte der 3D gedruckte Inkubator erfolgreich verschiedene Beerensorten her.

Nur die wichtigsten Zellen werden kultiviert. Statt der gesamten Pflanze ist die Idee des CellPods nur undifferenzierte Zellen der Pflanze zu reproduzieren. Mit anderen Worten, ausschließlich die wichtigsten und nährreichen Zellen werden kultiviert. In ihnen ist das gesamte Genpool zu Herstellung von gesunden Antioxidanten und Vitaminen enthalten. Zur Herstellung werden Samenkörner in den Inkubator gelegt. Mit Licht, Luft und Nährstoffen entstehen nach wenigen Tagen einige Liter Zellmasse, aus der dann die wichtigen Nährstoffe gewonnen werden.

Weiter zum Artikel – 3DNATIVES, den 14.11.2016

STATT ANTIBIOTIKA: PEPTIDE MIT MEHRFACHWIRKUNG

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In Tierversuchen tötete der Wirkstoff Clavanin-MO nicht nur verschiedene, auch multiresistente Bakterienarten ab. Er aktivierte gleichzeitig die Immunabwehr und verhinderte überschießende Entzündungsreaktionen, berichten die Forscher im Fachblatt „Scientific Reports“. Wenn klinische Studien erfolgreich verlaufen, könnte das neue Mittel als eine dringend benötigte Alternative zu den klassischen Antibiotika dienen, deren Wirksamkeit immer mehr nachlässt.

Es ist ein und dasselbe Peptid, das sowohl Mikroben töten als auch schützende Immunreaktionen verstärken und entzündungshemmend wirken kann“, sagt Cesar de la Fuente vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge. Zusammen mit brasilianischen Forschern verbesserten er und seine Kollegen die Wirksamkeit des antimikrobiellen Peptids Clavanin A. Dieses stammt ursprünglich aus der Seescheide Styela clava und besteht aus einer Kette von 23 Aminosäuren. Wie andere AMP auch hat das Molekül positiv geladene und hydrophobe – also wasserabweisende – Abschnitte. Diese chemische Struktur ermöglicht das Durchdringen von Zellmembranen und führt zur Schädigung innerer Zellbestandteile, worauf die bakterizide Wirkung beruht.

Die Forscher fügten dem Clavanin A-Molekül fünf weitere Aminosäuren hinzu und vergrößerten dadurch den hydrophoben Anteil des Peptids. Wie erhofft zeigte die chemisch veränderte, als Clavanin-MO bezeichnete Verbindung nun eine stärkere Wirksamkeit als die Ausgangssubstanz. Für Mäuse, die mit einer tödlichen Dosis multiresistenter Staphylokokken (MRSA) infiziert waren, erhöhte sich durch die Behandlung die Überlebensrate von 40 auf 60 Prozent im Vergleich zur Behandlung mit Clavanin A.

Zwei gleichzeitig ablaufende Mechanismen, ein direkter und ein indirekter, erklären die ungewöhnlich schnelle Dezimierung der Erreger: Das Peptid durchlöchert einerseits die Außenmembran der Bakterien und zerstört lebenswichtige Strukturen im Innern. Andererseits sorgt es für eine noch effektivere Keimtötung, indem es bestimmte Immunzellen aktiviert, die ihrerseits die Bakterien angreifen. Zusätzlich löst das synthetische Peptid die Produktion entzündungshemmender Botenstoffe aus, was die Gefahr starker Nebenwirkungen verringert, die in manchen Fällen bei einer antibiotischen Behandlung auftreten.

Zu dem Artikel – WISSEN-AKT, den 07.11.2016

EINE THERAPIE GEGEN DAS ALTERN?

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Es ist ein kühner Plan, den Jan van Deursen verfolgt. Nichts weniger als eine Therapie des Alterns will der Forscher mit seinem Team an der Mayo Clinic in Rochester entwickeln. Ein aus dem Tritt geratenes System soll dank eines medizinischen Eingriffs wieder in Gang kommen. Für den Patienten soll das bedeuten: ein längeres, vor allem aber gesünderes Leben.

Und Patient wiederum wäre in diesem Fall jeder ab 40. Ungefähr um diesen Zeitpunkt herum beginnt etwas im Körper schiefzulaufen. Warum, weiß keiner genau. Sicher ist allein, dass eine Aufräumarbeit, die das Immunsystem jahrzehntelang mühelos bewerkstelligte, ins Stocken gerät. Immer öfter bleiben Zellen, die eigentlich beseitigt gehören, die sich sogar selbst – aus Sicherheitsgründen – deaktiviert haben, unangetastet. Sie sammeln sich an. Und das, so glauben viele Forscher, sorgt für Probleme.

Die so genannten seneszenten Zellen haben in einer Art Selbstdiagnose Schäden an sich festgestellt, insbesondere solche, die sie zu einer Krebszelle entwickeln könnten. Ab jetzt teilen sie sich nicht mehr, und sie geben eine Vielzahl an Botenstoffen ab, um die Immunabwehr anzulocken. Normalerweise werden sie dadurch abgetötet und beseitigt.

Doch mit fortschreitendem Alter erlahmt dieser Prozess. Vielleicht ist ein Alterungsprozess innerhalb des Immunsystems selbst die Ursache dafür. „Es könnte aber auch sein, dass einige der Zellen lernen, dem Immunsystem zu entkommen„, sagt van Deursen. Die Zellen sondern dann weiterhin ihre alarmierenden Botenstoffe ab und erzeugen so eine allgemein entzündliche Umgebung, die mit Alterserscheinungen wie Arteriosklerose, Demenz und Arthritis assoziiert ist. Auch Tumoren wachsen in einer solchen seneszenten Umgebung deutlich schneller.

Mäuse ohne seneszente Zellen werden älter.

Weiter zum Artikel – SPEKTRUM, den 06.07.2016

EMDRIVE: NEUES VOM „UNMÖGLICHEN, TREIBSTOFFLOSEN ANTRIEB“

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Beim „EmDrive“ (ElectroMagnetic Drive), handelt es sich um das Konzept des britischen Wissenschaftlers und ehemaligen EADS-Atrium-Ingenieurs Dr. Roger Shawyer, das elektrische Energie mittels Mikrowellen in Schubkraft umwandeln soll – ohne dabei allerdings ein Treibmittel zu benötigen.

Trotz der Behauptungen chinesischer Forscher, das Konzept bereits erfolgreich getestet zu haben, verbannten die meisten westlichen Wissenschaftler den „EmDrive“ ins Reich der Phantasie und Pseudowissenschaft – da es schließlich dem physikalischen Impulserhaltungsgesetz widerspreche.

2014 hat jedoch selbst die NASA das Konzept überprüft und in einem Fachartikel ebenfalls bestätigt, dass der Antrieb „prinzipiell tatsächlich funktioniere“.

Da der „EmDrive“ ohne Treibstoff auskommt und die notwendigen Mikrowellen mittels Solarenenergie erzeugt werden können, könnte der Antrieb völlig neue Wege und Möglichkeiten der Raumfahrt aufzeigen, da das Konzept „eine (Antriebs-)Kraft erzeugt, die keinem klassischen elektromagnetischen Phänomen zugeschrieben werden könne“.

Weiter zum Artikel – „GRE_WI“, den 01.09.2016

WER ÜBERLEBEN WILL, DER MUSS UNSTERBLICH WERDEN

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Das Altern abzuschaffen, könnte möglich werden – und das wird auch Zeit. Denn eines Tages müssen wir unseren Planeten verlassen. Die Frage ist nur ob als Datensatz oder im eigenen Körper. Die moderne Wissenschaft und Medizin richtet folgerichtig ihre Anstrengungen darauf, die kostbare, weil unersetzliche Lebensspanne der Einzelnen so weit wie möglich von Leid zu befreien und zu verlängern.

Noch freilich steht nur in ihrer Macht, Sterben und Tod um Jahre, womöglich Jahrzehnte aufzuschieben, nicht aber, sie über eine sehr lange Zeitspanne von Hunderten oder gar Tausenden von Jahren hinweg zu suspendieren, wenn nicht vollständig abzuschaffen. Doch das könnte sich in nicht allzu ferner Zukunft rasant ändern.

Die unsterbliche Maus ist schon in Arbeit

Denn die Forschung arbeitet mit wachsender Intensität an dem Projekt, den zellulär-molekularen Alterungsprozess aufzuhalten oder sogar umzukehren. Wissenschaftler an der Universität Ulm vermeldeten kürzlich, letzteres sei ihnen bei Mäusen bereits gelungen. Noch weiß man nicht, ob sich diese Ergebnisse auf den Menschen übertragen lassen. Doch dass der Suchmaschinen-Gigant Google auf der Suche nach neuen Investitionsfeldern jüngst eine Biotech-Firma gegründet hat, die sich unter anderen die Lebensverlängerung zum Ziel gesetzt hat, lässt erahnen, welches Potenzial in dieser Forschung steckt.

Weiter zum Artikel – „WELT“, den 03.09.2015

DIGEST für Medizin und Grenzwissenschaft