Gen-Genealogie für Millionen

Einmal eine Injektion mit einem „Methusalem-Gen“ und fast 20 Jahre Lebenszeit gewinnen? Was wie Science Fiction klingt, ist in einem spanischen Labor Realität geworden – allerdings vorerst nur bei Mäusen. Zum ersten Mal ist es gelungen, die Lebenspanne eines Säugetiers mit Hilfe der Gentherapie zu verlängern. Injizierten die Forscher aus Madrid und Barcelona 2 Jahre alten Mäusen ein bestimmtes Genkonstrukt, verlängerte sich deren Leben im Durchschnitt um 13 Prozent. Bei jungen Mäusen (1 Jahr alt) war der Effekt mit 24 Prozent sogar noch stärker. Auf den Menschen umgerechnet entspräche das bei einer 1980 geborenen Frau  einer Verlängerung ihrer Lebenserwartung von 76,2 Jahre auf 94,5 Jahre. Auch die Gesundheit im Alter verbesserte sich nach der Gentherapie: Krankheiten wie Osteoporose oder Insulinresistenz traten bei den Mäusen deutlich später auf. In ihrem Forschungsaufsatz in EMBO Molecular Medicine vom 15. Mai zeigen die Jungbrunnen-Forscher außerdem, dass die Mäuse im Gegensatz zu den Erwartungen vieler Kollegen keine Tumore entwickeln.  

Bei dem eingesetzten „Methusalem-Gen“ handelt es sich um das Telomerase-Gen. Das Protein Telomerase verlängert die Enden der Chromosomen, die sogenannten Telomere. Bei jeder Zellteilung werden diese schützenden Enden etwas kürzer. Sind sie nach vielen Zellteilungen zu stark verkürzt, stirbt die Zelle. In Stammzellen und Krebszellen ist aber besagtes Telomerase-Gen aktiv. Durch das steige Reparieren der Telomere werden jene Zellen quasi unsterblich. In allen anderen erwachsenen Körperzellen gibt es hingegen keine Telomerasen. Daher tickt in ihnen der Telomer-Countdown. Normalerweise. Durch die systemische Injektion des Telomerase-Gens konnte dieser Countdown nun erfolgreich verlangsamt und eine Verjüngungskur eingeleitet werden. 

Multiple-Sklerose(MS)-Patienten leiden besonders unter Schmerzen und spastischen Lähmungen. Cannabis-haltige Joints könnten helfen, diese Symptome erträglicher zu gestalten. Dies ist das Ergebnis einer klinischen Studie, die am 15. Mai im Canadian Medical Association Journal  erschienen ist. Die US-Forscher von der San Diego School of Medicine interessierte dabei ausdrücklich die Wirkung gerauchten Hanfs. Vergangene Studien wurden nämlich zumeist mit Cannabis-Pillen durchgeführt. Erstautorin Judy Corey-Bloom beobachtete bei den untersuchten 30 Probanden neben der signifikanten Verringerung der Spasmen auch 30 Prozent weniger Schmerzen. Allerdings – und das kommt wenig überraschend – hatte der Haschisch-Konsum auch Nebenwirkungen: Müdigkeit, Konzentrations-, Wahrnehmungs- und Aufmerksamkeitsschwäche.

Multiple Sklerose ist eine fortschreitende, degenerative Autoimmunkrankheit des Nervensystems. Studienleiterin Corey-Bloom weiß, warum eine begleitende Schmerztherapie dringend erforderlich ist: „MS kann mit vielen verschiedenen Arten von Schmerz einhergehen. Manchmal tritt er in Form stechender Nadeln auf, ein anderes Mal fühlt er sich wie eine flächige Verbrennung an.“

Jetzt sind die Forscher auf der Suche nach einer optimalen Cannabis-Dosis, bei der die gewünschte Wirkung erzielt wird, die Nebenwirkungen aber nicht auftreten. Kritiker behaupten, dass dies kaum möglich sein wird. „Abhängig von der Menge ist man entweder breit und damit frei von Krämpfen und Schmerzen, oder man ist gar nichts von alledem“, so John Corboy von der University of Colorado School of Medicine, der nicht an der Studie beteiligt war.

Die App-Manie greift um sich und gerade für Laborwissenschaftler gibt es eine Reihe praktischer Anwendungen, die man nicht missen sollte. Zu den unabdingbaren Helfern im Labor gehört natürlich der Laborwecker. Ist dessen Batterie aber mal wieder leer, dann sollte man schnell die Smartphoneversion herunterladen und das Experiment ist gerettet (iOS, Android). Dank LabSolver und DailyCalcs (beide iOS) sind auch pH-Wert- und Verdünnungsberechnungen im Handumdrehen erledigt.  

Auch für Molekularbiologen gibt es hilfreiche Anwendungen, die den langen Weg vom Labor zum Bürocomputer überflüssig machen: Mit Genetic Code hat man alle 17 veröffentlichten genetischen Codes der NCBI Gene Bank (iOS, Android), mit der Histone Modifications App alle bekannten, epigenetischen Aminosäureveränderungen an Histonen (iOS) parat. An Apps, die beim Klonieren helfen, herrscht kein Mangel: NEB, Promega, und Life Technologies (s.u.) haben ähnlich nützliche Programme dafür entwickelt. Die Apps von Qiagen (Puffer und Kits) und Bio-Rad (Real-Time PCR) sind mit ihren Tutorials eher informativer Natur (beide iOS).  

Ist man schließlich bei der Auswertung von Experimenten, kann bei Chemikern unter Umständen das Erstellen einer Kalibrierungskurve (Calibrations, iOS), bei Medizinern ein kurzer Blick in eine Liste mit physiologischen Normwerten (LabGear, iOS) nützlich sein.

Doch bei aller Euphorie, viele Berechnungen gehen dann doch oft schneller im Kopf. Und wenn man bei einem Problem mal den Kollegen statt das Smartphone befragt, dann tut das auch dem Klima im Labor und der eigenen Sozialkompetenz ganz gut.

Klonierungshilfen

NEB Android, iOS
Promega Android, iOS
Life Technologies iOS

Kaufhilfen

Thermo Scientific: Flaschen, Glasballons etc. (Nalgene Bottles, iOS und Android)
EMD Millipore: Reinstwasser (iOS).  

Nie mehr eine Diät und Sport nur noch zum Spaß machen? Der mühsame Kampf gegen die Pfunde könnte in Zukunft womöglich dank eines neuen chirurgischen Eingriffs gewonnen werden. Wissenschaftler vom Brigham and Women's Hospital (BWH) in Boston (USA) haben bei Ratten untersucht, welchen Einfluss die Beeinträchtigung der Funktionen des 10. Hirnnervs auf die Fettleibigkeit hat. Der sogenannte Nervus vagus zieht sich vom Gehirn bis in den Bauchraum. In den Versuchen wurde er entweder vollständig entfernt oder es wurde ein Teil des Nervs lahmgelegt (Vagotomie). Das Ergebnis in beiden Fällen: Die Tiere nahmen ab. Dabei reduzierten sich sowohl das Körperfett insgesamt als auch das Bauchfett, das im Ruf steht, besonders gefährlich für die Gesundheit zu sein. Der entsprechende Artikel wurde in der Maiausgabe des Fachblatts Digestive Diseases and Sciences veröffentlicht.

Bei der Vagotomie-Methode griffen die Forscher auf den Hitze- und Schärfeverursacher Capsaicin zurück. Dieses Alkaloid kommt natürlich in Paprika und Chilis und industriell in Durchblutungssalben und Pfeffersprays vor. Die Bostoner Forscher hingegen nutzten Capsaicin, um den Teil des Vagusnervs zu zerstören, der Informationen vom Darm Richtung Gehirn leitet. Der Teil, der die Informationen vom Gehirn in Richtung Bauch leitet, blieb hingegen intakt. In Sachen Gewichtsverlust war die Vagotomie der vollständigen Entfernung des Nervs überlegen, allerdings traten bei letzterer Methode weniger Nebenwirkungen auf. Verglichen mit anderen weit verbreiteten Methoden zur chirurgischen Gewichtsreduzierung wie Magenband oder Magenbypass könnten die Vagusnerv-Methoden weniger invasiv und damit leichter verträglich sein. Deshalb wollen die Bostoner Forscher in Zukunft erste Studien mit Menschen durchführen.

Die „Encyclopedia of Life“ (EOL) ist ein ambitioniertes Webprojekt: Das Ziel der Macher ist es, Informationen über jeden auf der Erde lebenden Organismus zu sammeln und auf einer eigenen Seite im Internet zusammenzufassen. Rund fünf Jahre nach der Gründung feiert die Enzyklopädie des Lebens jetzt einen Meilenstein: Am 9. Mai wurde die Grenze von einer Million Einträgen überschritten.  Weltweit sind bisher etwa 1,9 Millionen Arten beschrieben worden. Mit einer Abdeckung von nun mehr als 50% der bekannten Arten ist die EOL damit einer der umfassendsten und kompaktesten Kataloge zum Leben auf der Erde. Allerdings sind die meisten Arten noch unentdeckt. Die neuesten Berechnungen kanadischer Wissenschaftler liegen bei 8,7 Millionen Arten. Andere Biodiversitätsforscher kommen allerdings zu teilweise deutlich davon abweichenden Ergebnissen, die von drei bis hin zu 100 Millionen reichen.

Das EOL-Konsortium stützt sich auf das geballte Wissen von mehr als 200 Partnern aus aller Welt. Die Artensammlung ist aber nicht nur eine Quelle für Wissenschaftler, die sich mit dem Einordnen der Arten in den Stammbaum des Lebens oder mit der vergleichenden Biologie befassen. Auch Hobbyforscher und interessierte Laien können sich an den unzähligen Informationen, Fotos und Videos erfreuen. Eine der praktischsten Eigenschaften der Website ist die Möglichkeit, sich ein an die eigenen Bedürfnisse angepasstes Bestimmungsbuch zusammenstellen zu können: Einfach das geographische Ziel und die gewünschten Tier- oder Pflanzengruppen auswählen, das Layout bestimmen und ausdrucken – und ab in die Natur.

Die vollständige Bestimmung aller Tiere und Pflanzen ist ein echtes Mammutprojekt. Wie das in weniger als 50 Jahren realisiert werden könnte, hat der neue Leiter des Berliner Naturkundemuseums Johannes Vogel biotechnologie.tv verraten.

Es ist nach dem Abzug der BASF-Pflanzenbiotech-Sparte aus Deutschland eine weitere Niederlage für die grüne Gentechnik: Die Pforten des Schaugartens Üplingen (Video) in der Magdeburger Börde werden 2012 geschlossen bleiben. Der von dem Dienstleistungsunternehmen BioTechFarm angelegte Garten hat in den vergangenen Jahren tausende Besucher über neue Entwicklungen in der Pflanzenzucht und hierbei insbesondere der grünen Gentechnik informiert und aufgeklärt. Die Verantwortlichen teilten nun am 9. Mai mit, dass die restriktiven politischen Rahmenbedingungen und die regelmäßigen, kriminellen Feldzerstörungen Grund für diesen Schritt sind. Auch der Lobbyverein InnoPlanta und die Arbeitsgemeinschaft Innovative Landwirte stoßen ins selbe Horn: „Der Schaugarten ist einzigartig in Europa. Um so bedauerlicher ist es, dass eine anhaltend gentechnikfeindliche Stimmungs- und Gesetzeslage die Öffnung des Informationsgartens dieses Jahr verhindern.“

Die agrarpolitische Sprecherin der FDP-Bundestagsfraktion Christel Happach-Kasan spricht gar von „einem Armutszeugnis für die innere Verfassung unserer Gesellschaft.“ Wie einige Feldversuche mit gentechnisch veränderten (gv) Pflanzen musste auch der Schaugarten zuletzt bewacht werden. Bei einer Attacke von Gentechnikgegnern im Jahr 2011 wurden gar Wachleute gefesselt und verletzt. Mit einer Anbaufläche von weltweit mittlerweile 10 Prozent befindet sich die Landwirtschaft mit gv-Pflanzen auf dem Vormarsch. Uwe Schrader, Geschäftsführer von InnoPlanta, ist überzeugt, dass auch in Deutschland und Europa – traditionell eher gentechnikkritischen Regionen – ein Umdenkprozess bezüglich grüner Biotech-Innovationen einsetzen wird: „Die Vorteile dieser Pflanzen werden immer offensichtlicher. Der Schaugarten Üplingen wird auf sachliche und informative Art und Weise in den nächsten Jahren wieder eine wichtige Rolle spielen, diesen Umdenkprozess voranzutreiben.“

Beim Thema Funkwellen denkt man zuerst an Radio, Handy, Radar oder GPS. New Yorker Forscher haben jetzt aber eine neue Verwendung für solche Funk- oder auch Radiowellen gefunden – in der Molekularbiologie: Dem Team um Jeffrey Friedman von der Rockefeller Universität ist es gelungen, mit einer Funkfernsteuerung ein Gen anzuschalten und damit eine Körperfunktion zu steuern. Als Beispielsystem nutzen sie den Blutzuckerhaushalt. Nach dem Ansteuern des molekularen Schalters mit einer Art Fernbedienung wurde die Ableserate eines Insulin-Gens erhöht und damit die Produktion von Insulin heraufreguliert. Daraufhin sank alsbald auch der Blutzuckerspiegel der untersuchten Mäuse. Die entsprechende wissenschaftliche Veröffentlichung erschien am 3. Mai in der Zeitschrift Science.

Zeitlich und räumlich steuerbare Schalter für die Genexpression könnten bei der Behandlung vieler Krankheiten helfen. Die gängigsten molekularen Schalter lassen sich allerdings von Licht an- oder ausknipsen. Ihr großer Nachteil ist daher die geringe Reichweite im Innern eines Organismus.  Funkwellen können hingegen tief ins Gewebe eindringen.

Der Aufbau dieses molekularen Schalters ist relativ kompliziert. Für ihr Experiment injizierten die Wissenschaftler zunächst gentechnisch veränderte Zellen – unter anderem mit einem speziell für diesen Zweck konstruierten Insulin-Gen versehen –  unter die Haut von Mäusen. Erst nach dem Anwachsen eines Zellhaufens aus diesen Zellen begannen weitere Versuche. Die ausgestrahlten Funkwellen erhitzen Nanoteilchen aus Eisenoxid, die an Antikörper gekoppelt sind. Die Antikörper selbst sind gegen einen temperaturempfindlichen Ionenkanal in der Zellmembran gerichtet. Bindet der Antikörper erfolgreich an den Ionenkanal, reicht die dort lokal durch die Nanoteilchen entstehende Wärme aus, ihn zu öffnen. Daraufhin fließen Kalziumionen in das Zellinnere und das besagte Insulin-Gen wird angeschaltet. Diese Vorgänge finden nur in den injizierten Zellen statt. Trotzdem reicht die entstehende Insulinmenge aus, den gesamten Blutzuckerhaushalt der Maus zu verändern.

In den USA hat die Zulassungsbehörde FDA Anfang Mai das Medikament Elelyso (taliglucerase alfa) freigegeben. Es ist die erste für den Menschen zugelassene Arznei, die in gentechnisch veränderten (gv) Pflanzen produziert wird. Hergestellt wird das therapeutische Enzym von der israelischen Biotechnologiefirma Protalix Biotherapeutics. Statt auf die klassischen Modellorganismen für Pflanzengentechnik wie Ackerschmalwand, Mais, Tabak oder Kartoffel zu setzen, entschied sich Protalix für die Möhre, oder besser gesagt für Möhrenzellen. Denn statt das schmackhafte Wurzelgemüse im umstrittenen Freilandanbau heranzuziehen, können die veränderten Möhrenzellen bequem in Bioreaktoren gezüchtet werden.

Das aus den gv-Zellen gewonnene Enzym lindert die Symptome von Morbus Gaucher, einer seltenen, erblichen lysosomalen Speicherkrankheit. Der vererbte Defekt führt zu einer verringerten Aktivität des Lysosomen-Enzyms Glucocerebrosidase. Taliglucerase alfa ist eine rekombinante Form dieses Enzyms. Auch die US-Firma Genzyme und der irische Konzern Shire bieten eine solche Enzymersatztherapie an. Allerdings arbeiten sie mit Säugetierzellen, die einer aufwendigeren Prozesspflege bedürfen. Viren und andere Krankheitserreger verunreinigen nämlich eher Säuger- als Pflanzenzellkulturen. Daher kann Protalix sein rekombinantes Enzym um etwa 25 Prozent günstiger anbieten als die Konkurrenten. Deren Enzymersatztherapie kostet im Jahr um die 200.000 US-Dollar pro Patient.

Das erste sogenannte PNP (plant made pharmaceutical) überhaupt wurde in den USA 2006 für die Impfung von Hühnern gegen die Newcastle-Krankheit zugelassen. Der Impfstoff, entwickelt von der US-Firma Dow AgroSciences, wird ebenfalls in Bioreaktoren hergestellt. Die verwendte gv-Zelllinie stammt von der Tabakpflanze ab.

Das Geräusch von knisternder Holzkohle und der Anblick eines perfekt marmorierten Nackensteaks versprechen einen gelungenen Grillabend. Aber irgendetwas stimmt nicht... es ist der Geruch! Fleisch von unkastrierten Ebern wird aufgrund der hohen Gehalte von Skatol und Androstenon von den meisten Konsumenten als schlecht riechend abgelehnt – obwohl es eigentlich genießbar ist. Daher ist es bisher gängige Praxis, den Ferkeln die Hoden chirurgisch zu entfernen. Die Mastindustrie hat sich jedoch 2010 dazu verpflichtet, diese aus Tierschutzsicht umstrittene Methode bis 2018 in Europa abzuschaffen. Ein Ansatz zur Produktion von gut riechendem Eberfleisch scheint jetzt aber den Weg nach Deutschland gefunden zu haben: Bereits seit ein paar Jahren wird in Australien und Neuseeland eine neue Impfmethode angewandt. Anfang 2012 bestätigte Thomas Blaha von der Tierärztlichen Hochschule in Hannover auf der Grünen Woche in Berlin, dass diese Impfung auch in Deutschland praxistauglich ist und sofort angewendet werden kann.

Das vom Pharmakonzern Pfizer entwickelte Medikament Improvac schränkt für einen begrenzten Zeitraum die Hodenfunktion der Eber ein. Die Konzentration schlecht riechender Substanzen sinkt daraufhin auf eine Höhe, die in etwa der von Säue und kastrierten Ebern entspricht. Der Effekt hält sechs bis acht Wochen an. Um das dann wieder steigende Risiko an „Stinker“-Fleisch zu minimieren, wird eine zweite Impfung etwa vier bis sechs Wochen vor dem Schlachttermin empfohlen.

Etwa 70 Prozent der Bevölkerung besitzen zwei bestimmte Varianten eines Rezeptor- Gens, die sie empfänglich für den unangenehmen Geruch des Hormons Androstenon machen. Jene Menschen lehnen Geruch und Geschmack Androstenon-getränkten Fleisches daher eher ab, als Menschen, die diese Genvariante nur einmal oder gar nicht haben.

Das Europäische Patentamt (EPA) in München rudert zurück. Am 3. Mai entzog es der US-Firma XY LLC ein seit sieben Jahren gültiges Patent auf ein Verfahren zur Selektion von Säugetier-Spermien. Davon erfasst war unter anderem auch die Auswahl menschlicher Spermien. Anlass für die Neueinschätzung des Patents war eine Beschwerde, die ein halbes Jahr nach der Patenterteilung von Mitgliedern der Grünen im Europäischen Parlament und der Umweltschutzorganisation Greenpeace eingereicht worden war. Ein EPA-Sprecher erklärte nun: „Das Patent wurde aus technischen Gründen und wegen mangelnder erfinderischer Tätigkeit widerrufen.“ Ethische Gründe wurden nicht angeführt. Zwar sind Verfahren zur Züchtung von Pflanzen und Tieren in Europa generell nicht patentierbar, jedoch zählte das EPA  2005 die Selektionsmethode nicht zu den Züchtungsverfahren. Die Unterscheidung der Spermien erfolgt übrigens über deren Masse: Die Geschlechtszellen mit dem Y-Chromosom sind etwas leichter.

Da gerade Tierzüchter oftmals nur für eines der Geschlechter Verwendung haben, nützt ihnen eine solche Vorabselektion bei der künstlichen Besamung. Die zuverlässige Trennung von Y- und X-Chromosomen tragenden Spermien wird als ein Fortschritt für den Tierschutz gesehen, da weniger Jungtiere getötet werden müssen („Sexen“). Für die Beschwerdeführer geht es aber um etwas anderes: Es soll vor allem die Konzentration von Patenten in den Händen weniger Konzerne vermieden werden. Der Grünen-Europaabgeordnete Martin Häusling vergleicht die Situation mit der in einer anderen Branche: „Wir sind in der Tier- und Pflanzenzucht an derselben Schwelle wie vor ein paar Jahren beim Saatguthandel.“ Dort kontrollieren weltweit vier Konzerne etwa 70 Prozent des Marktes.