Stammzellenkur fürs Auge

Helmholtz-Forscher haben den nächsten Verwandten des Pesterregers Yersinia pestis entschärft. Möglich wurde das durch das Wissen um ein molekulares Thermometer im Inneren der Yersinien, das das krankmachende Programm der Winzlinge im menschlichen Körper startet. Genau diesen Mechanismus haben die Forscher um Katja Böhme von der Abteilung Molekulare Infektionsbiologie am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig nun manipuliert. 

Als Modellorganismus diente den HZI-Forschern Yersinia pseudotuberculosis. Das interessante Schlüsselprotein heißt LcrF, es aktiviert das eigentliche Verteidigungsprogramm, das es dem Immunsystem nahezu unmöglich macht, den Pesterreger auszuschalten. Ein Regulatorprotein namens YmoA blockiert bei niedrigen Temperaturen das Ablesen der DNA für LcrF. Erst wenn die Temperatur auf 37 °C steigt, wird YmoA inaktiviert und die LcrF-DNA transkribiert. Auch die LcrF-mRNA kann nur bei Körpertemperatur abgelesen werden, vorher bildet sie ein nicht ablesbares Knäuel. „Wir konnten die Temperaturkontrolle von LcrF so gleich auf zwei Ebenen beeinflussen“, erläutert Böhme. „Zunächst haben wir die Menge von YmoA künstlich gesteigert und so das Gen für den Regulator LcrF inaktiviert.“ Dann haben die Forscher noch einzelne Bausteine der mRNA ausgetauscht, so dass sich das Molekül auch bei Körpertemperatur nicht mehr entfalten konnte. Daraufhin war das Immunsystem in der Lage, die Erreger zu beseitigen.

Die Arbeiten am HZI dienen als Grundlage für die Entwicklung eines neuen Medikaments. „Ein Molekül, das die mRNA von LcrF wie eine Klammer zusammenhält, würde die Yersinien inaktivieren und sie so dem Immunsystem ausliefern“, so Abteilungsleiterin Petra Dersch. Außerdem würde ein solcher Wirkstoff ausschließlich die krankmachenden Yersinien treffen, da nur sie dieses molekulare Thermometer besitzen.

Ein alternativer Ansatz bei der Pestbekämpfung wird in Würzburg verfolgt.

Geschmacksneutral, robust und handlich sind sie – genauso wie ihre Geschwister aus Erdölprodukten: Die Trinkbecher aus Bioplastik setzen ihren Siegeszug bei den Karnevalszügen fort. In diesem Jahr kommen etwa eine halbe Million Bioplastikbecher in Köln und 150.000 in Bonn in Umlauf. Nachdem Köln die Trinkgefäße bereits seit 2010 nutzt, hat in diesem Jahr auch Bonn die Vorteile der Becher aus Maisstärke erkannt. 

Durch das Verbot von Gläsern und Glasflaschen bei den Umzügen sinkt zum einen das Verletzungsrisiko für die Teilnehmer. Außerdem werde die Umwelt geschont. Sind die Jecken noch nüchtern genug, die Becher in die bereitgestellten Sammelbehälter zu werfen, können diese fachgerecht kompostiert werden. Sollte jedoch bei der ausschweifenden Feierei einmal ein Becher auf der Straße liegenbleiben und in der Müllverbrennungsanlage landen, würde dort auch nur so viel CO₂ freigesetzt werden, wie der Mais ursprünglich beim Wachsen gebunden hatte. Ein Nullsummenspiel fürs Klima.

Die Ausgabe der Gefäße an die Betreiber von Getränkeständen erfolgt über die Festausschüsse. Da die Zersetzung der Becher bereits bei 60 °C beginnt, werden sie momentan allerdings nur für Kaltgetränke genutzt. Glühwein, Punsch und Co. werden daher auch 2012 noch in Behältern aus Erdöl-Plastik ausgeschenkt.

Wärmepantoffeln, Massageball oder gar ein Mikroskop – der geneigte Technikfan kann eine Vielzahl von skurrilen Geräten auch mit USB-Anschluss für den Heimlaptop erwerben. Jetzt bringt die englische Firma Oxford Nanopore Technologies einen handlichen USB-Sequenzierer auf den Markt, der wie ein etwas zu groß geratener Speicher-Stick aussieht. Das MinION getaufte System wurde am vergangenen Wochenende auf einer Konferenz in Marco Island (USA) vorgestellt. 

Der MinION-Stick beherbergt alles, was für eine komplette Sequenzierung nötig ist und kostet dabei gerade einmal 900 US-Dollar. Ein Alleinstellungsmerkmal, denn bei der Konkurrenz muss man für die Sequenziermaschinen hunderttausend Dollar und mehr hinblättern. Allerdings kann der MinION-Stick auch nur einmal genutzt werden. Das Einsatzgebiet ist laut den Wissenschaftlern aus Oxford momentan noch auf die Sequenzierung von Bakterien- oder Virengenomen beschränkt. Auch für schnelle DNA-Tests von Krebszellen käme das MinION-System infrage. Wie auf der Konferenz demonstriert, dauert die Sequenzierung eines Phagengenoms (5,4 kb) nur wenige Sekunden.

Um auch größere DNA-Mengen schnell sequenzieren zu können, müssten die Module des Systems laut Oxford Nanopore einfach nur kombiniert werden. Unternehmenschef Gordon Sanghera glaubt, dass seine Maschinen auf diese Weise bereits im nächsten Jahr das Humangenom in 15 Minuten vollständig sequenzieren können. Der entscheidende Vorteil der „Nanoporen-Technologie“ (Video) sind die großen Leselängen von 10 Kilobasen und mehr. Laborwelt stellte die Methode bereits 2009 ausführlich vor (Ausgabe 3, 2009, Seite 21).

Stammbaumforscher, sogenannte Geneaologen, erleben eine spannende Zeit. Nachdem vor ein paar Jahren die Suche nach Verwandten und Vorfahren durch das Eintreten ins digitale Zeitalter wesentlich erleichtert wurde, steht jetzt die nächste Revolution an: Ab sofort kann man bei MyHeritage, dem nach eigenen Angaben beliebtesten Netzwerk für Ahnenforschung im Internet, seine DNA testen und in einen genetischen Stammbaum einordnen lassen. Dafür kooperiert die israelische Firma mit dem texanischen Unternehmen Family Tree DNA. Die Idee hinter der Zusammenarbeit liegt auf der Hand: MyHeritage bringt seinen großen Kundenstamm ein, Family Tree DNA besitzt das technische Know-how für die DNA-Tests.

Die Preise für eine Analyse samt Speichelprobenkit variieren von 77 Euro bis 620 Euro. Je nach gewähltem Angebot können Aussagen zur ethnischen und geographischen Herkunft der väterlichen (über Marker auf dem Y-Chromosom) oder der mütterlichen Linie (über Marker der mitochondrialen DNA) gemacht werden. Darüber hinaus kann man aber auch Marker auf Nicht-Geschlechtschromosomen (den Autosomen) testen lassen und bekommt so eine ganzheitliche Analyse seiner Abstammung. Glück hat, wer einen bisher unbekannten nahen Verwandten entdeckt. Aber auch das Gegenteil ist denkbar: Vielleicht stellt sich heraus, dass trotz identischer Familiennamen keine genetische Verwandtschaft vorliegt.

Erst im Frühling des vergangenen Jahres übernahm Family Tree DNA den Geschäftsbereich DNA-Tests des englischen Konkurrenten DNA Heritage. Bekannt wurde die texanische Firma durch die Mitarbeit am Genographischen Projekt der „National Geographic Society“. MyHeritage ist ebenfalls auf Expansionskurs. Unterstützt von den Risikokapitalgebern Accel und Index Ventures kaufte die Firma aus einem Dorf bei Tel Aviv im November 2011 den US-Konkurrenten FamilyLink. Mittlerweile nutzen über 62 Millionen Menschen die in 38 Sprachen verfügbare Webseite.

Jährlich erkranken noch Tausende an der Afrikanischen Trypanosomiasis, der Schlafkrankheit. Die Erreger, sogenannte Trypanosomen, verhalten sich dabei so geschickt, dass eine Immunantwort der Erkrankten ausbleibt. Forscher des Instituts für tropische Medizin in Antwerpen wollen jetzt versuchen, die Trypanosomen schon im Übertragungswirt anzugreifen. Ihr Ziel: die Tsetse-Fliege. Die belgischen Tropenmediziner ließen sich bei der Ausarbeitung ihrer Kampfstrategie von den antiken Griechen inspirieren. In der gestrigen Ausgabe des Fachblatts Mikrobielle Zellfabriken stellten sie ein Projekt vor, das an das Trojanische Pferd erinnert.

Zum ersten Mal konnten die Wissenschaftler ein natürlich im Verdauungssystem der Fliege vorkommendes Bakterium gentechnisch verändern. Dieses Bakterium, Sodalis glossinidius, wurde so modifiziert, dass es einen Nanoantikörper gegen ein Oberflächenprotein des Parasiten herstellt und auch absondert. Die Hoffnung der Forscher: Mit diesen unscheinbaren Bakterien gelangen die Nanoantikörper in die Tsetse-Fliege, also genau dorthin, wo sich die zu bekämpfenden Trypanosomen aufhalten. 

Trypanosomen sind einzellige Parasiten, die ausschließlich in Afrika vorkommen. Der Lebenszyklus ist durch eine Reihe von Wirtswechseln bestimmt. Neben der Tsetse-Fliege als Überträger gehören unter anderem noch eine Reihe von Säugetieren als Parasitenspeicher dazu. In Abhängigkeit von der Trypanosomenart können Wildtiere, das Rind oder auch der Mensch solch Reservoirs für Trypanosomen bilden.

Fressanfälle, chronischer Schmerz oder Medikamentenabhängigkeit – stationär kann man solche Probleme leicht überwachen und auch wieder in den Griff bekommen. Um die Kosten im Gesundheitswesen zu senken, wird versucht, immer mehr Patienten auch außerhalb des Krankenhauses zu behandeln. Hier setzt „iHeal“ an. Eine kleine Wunderbox der Medizintechnik misst mit Biosensoren am Handgelenk eine Reihe von physiologischen Parametern. Dazu gehören zum Beispiel Körperbewegung, Pulsschlag oder Hauttemperatur. Deuten die Werte auf ein erhöhtes Stressniveau und einen Rückfall in riskante Verhaltensweisen hin – das heftige Verlangen eines Abhängigen nach der Droge wäre solch ein Beispiel, schlägt das Gerät Alarm. In Abhängigkeit von der Art der Krankheit muss der Patient dann so lange bestimmte Verhaltensübungen ausführen, bis die Werte wieder normal sind. Meist handelt es sich dabei um multimediale Aufgaben, die auf einem Smartphone zu bewältigen sind.

Das Projekt „iHeal“ widmet sich schon seit ein paar Jahren der ambulanten medizinischen Überwachung von Patienten. Eine Gruppe um Edward Boyer von der Universität der Massachusetts Schule für Medizin hat jetzt untersucht, wie „iHeal“ denn eigentlich von den Nutzern angenommen wird. Aus der Analyse geht hervor, dass sich die Patienten für die Zukunft robustere und vor allem unauffälligere Messgeräte wünschen: Noch stigmatisiere der ungewöhnliche Apparat seine Träger. Besser wäre das Anbringen an den Fußgelenken oder eine optische Verschlankung in Richtung Armbanduhr. Darüber hinaus sehen die Patienten noch Nachholbedarf bei der Datensicherheit. Die Studie wurde Anfang Februar in der Zeitschrift für Medizinische Toxikologie veröffentlicht.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat zwei Forschern wissenschaftliches Fehlverhalten nachgewiesen. Vergangene Woche veröffentlichte sie die Konsequenzen für die betroffenen Wissenschaftler: Während einer mit einer Rüge davonkommt, verliert der andere für zwei Jahre die Berechtigung, bei der DFG Anträge einzureichen. In beiden Fällen orientierte sich die DFG an ihren seit 1998 geltenden Grundsätzen zur Sicherung guter wissenschaftlicher Praxis. Bei beiden Entscheidungen ging es um Passagen in eingereichten Forschungsanträgen, die unzureichend als Zitate gekennzeichnet waren – und somit als Plagiate gewertet wurden.

Im drastischeren Fall stammten die Textabschnitte des DFG-Antrags aus einem noch nicht veröffentlichten Manuskript eines anderen Wissenschaftlers, das im Zuge eines Peer-review-Prozesses an den Arbeitsgruppenleiter des Plagiators versendet wurde. Zu dumm, dass ausgerechnet das Plagiats-Opfer den Antrag zur Beurteilung auf den Tisch bekam. Im Übrigen erwartet die DFG auch, dass das Fehlverhalten des Gruppenleiters von der betroffenen Hochschule näher untersucht wird. Womöglich wird hier ein Präzedenzfall geschaffen, denn die Delegierung von zur Begutachtung eingereichten Manuskripten an Postdocs gilt als weit verbreitet. 

Der zweite Plagiator übernahm mehrfach Abschnitte aus einer anderen (veröffentlichten) Publikation – ohne diese korrekt zu zitieren. Obwohl es sein erster Stipendienantrag gewesen sei, ließ die DFG seine Begründung, Stress und Zeitdruck wären zu groß gewesen, nicht gelten. Der Hauptausschuss sprach eine „schriftliche Rüge“ gegen den Antragsteller aus.

Gerade noch rechtzeitig vor den Olympischen Spielen im Sommer veröffentlichte eine australische Forschungsvereinigung einen Zeitplan, wann man medikamentös behandelte Pferde nach der Genesung wieder legitim im Sport einsetzen kann. Unter Führung der Technische Universität Queensland (QUT) wurde damit zum ersten Mal der Metabolismus der wichtigsten Pferdemedikamente systematisch und umfassend im Labor untersucht. Seit 20. Januar kann man die Studie von der Webseite der australischen Regierung herunterladen. 

Primär ging es den Autoren darum, Dopingvorwürfe im Renn- und Leistungssport zu vermeiden. Martin Sillence, QUT-Professor für Lebenswissenschaften, hofft, mit seiner Forschung die Integrität im Pferdesport zu erhöhen: „Der Auflistung der Pharmakokinetik der 18 gängigsten Arzneimittel bei Pferden versetzt Tierärzte und Trainer in die Lage, eine ordnungsgemäße medikamentöse Behandlung durchzuführen. Das Risiko, positiv auf eine verbotene Substanz getestet zu werden, wird verringert.“

Insgesamt wurden Pferden aus verschiedenen australischen Ställen 20.000 Blut- und Stuhlproben entnommen. Die Untersuchung der Proben erfolgte in den vier Rennsportlaboratorien des Landes. Jede Arznei wurde mindestens in 10 Pferde injiziert, die Probenentnahme dauerte abhängig von der zu erwartenden Verstoffwechselung fünf bis 100 Tage. Das Projekt dauerte vier Jahre und kostete 1,2 Millionen Dollar. Gefördert wurde es unter anderem durch die staatliche Vereinigung für Forschung und Entwicklung der ländlichen Industrien (RIRDC).

„Wer braucht einen Grund, wenn man Heroin hat?“ – Letztlich schafft Ewan McGregor im Kultfilm „Trainspotting“ den schmerzhaften Ausstieg. Aber vielleicht gelingt das bald noch viel einfacher: Der mexikanische Gesundheitsbeamte Salomon Chertorivski berichtete Anfang Februar auf einem Treffen in Ciudad Juarez, dass ein Team des Nationalen Instituts für Psychiatrie (INP) einen Heroin-Impfstoff entwickelt hat. Nach vielversprechenden Versuchen in der Ratte ließ sich die Regierung die Behandlungsmethode bereits patentieren. 

Das INP aus Mexiko-Stadt erklärte bereits 2006 im Immunologie-Fachblatt Vaccine, eine „neue Struktur eines zweiwertigen Impfstoffs gegen Morphin/Heroin“ entworfen zu haben. Ob es sich bei dem aktuellen Impfstoff um eine Weiter- oder Neuentwicklung handelt, ist noch nicht bekannt. Chertorivski sagte, dass nach den Tierversuchen nun klinische Studien an Menschen folgen würden. Allerdings bremste er die Euphorie ein wenig: „Dieses Verfahren wird noch mindestens fünf Jahre Arbeit in Anspruch nehmen.“

Über einen neuartigen Impfstoff gegen Nikotin berichtete Laborwelt im Dezember 2011. Im Juli 2011 wurde bereits ein anderer Heroin-Impfstoff vorgestellt, der bei immerhin drei von sieben geimpften Ratten Wirkung zeigte: Die Tiere hörten auf, sich mit Heroin vollzupumpen. Bei allen Ansätzen löst der Impfstoff eine Immunantwort aus. Die durch das Immunsystem abgefangenen Drogen gelangen dann nicht mehr an die Rezeptoren im Gehirn, das Lustgefühl bleibt aus. INP-Direktorin María Elena Medina Mora ist voller Hoffnung: „In Zukunft kann man Ausstiegswilligen mit dem Impfstoff helfen. Wir hoffen, dass geimpfte Personen ein geringeres Interesse an der Droge zeigen.“

Was haben HIV/AIDS, Malaria, Hepatitis, Lepra und Milzbrand (Anthrax) gemeinsam? – Bei all diesen Infektionskrankheiten hängt das Ausmaß der Erkrankung nicht nur von der Gefährlichkeit des individuellen Erregers, sondern auch von der genetischen Widerstandskraft des Angegriffenen ab. Während beispielsweise Milzbrand-Bakterien für manche Menschen extrem gefährlich sind, scheinen andere nahezu immun zu sein. Forscher um Stanley Cohen von der Stanford Universität in den USA haben jetzt ein Gen identifiziert, das diese Abwehrkraft entscheidend beeinflusst. Ihre Ergebnisse wurden am 6. Februar 2012 in der Zeitschrift PNAS veröffentlicht.

Die kalifornischen Forscher untersuchten die Anthrax-Toxin-Empfindlichkeit von 234 verschiedenen menschlichen Lymphzelllinien. Das Experiment zeigte, dass manche Zellen eine 250-mal höhere Giftkonzentration überlebten als andere. Die Wissenschaftler entdeckten daraufhin die genetische Ursache dafür – das Gen CMG2. Je mehr Boten-RNA (mRNA) dieses Gens in der Zelle war, desto sensibler reagierte sie auf den Anthrax-Angriff. Wie stark das Gen CMG2 abgelesen wird, hängt nicht von der Wachstumsrate der Lymphzellen oder den Umweltbedingungen ab, so die Forscher. Einzig die genetische, zellinterne Regulierung des Gens scheint für die Unterschiede verantwortlich zu sein – und diese ist von Person zu Person verschieden.

Komplexe Eigenschaften wie die Anfälligkeit gegenüber Angriffen von Bakterien werden von vielen verschiedenen Genen bestimmt. Der Einfluss des nun identifizierten Gens erklärt ungefähr 17% aller Unterschiede in der Empfindlichkeit gegenüber Anthrax-Angriffen. Das ist ein extrem hoher Wert – denn das Gen mit dem größten Einfluss auf die Körperhöhe bei Menschen erklärt diese letzten Endes nur zu 0,3%.