Wochenrückblick KW 45
Deutsche Studenten-Teams punkten bei iGEM-Wettbewerb
Beim internationalen Wettbewerb in synthetischer Biologie (iGEM) in Boston haben zwei deutsche Studententeams aus Heidelberg und Freiburg gepunktet.
Das Heidelberger Team erreichte den zweiten Platz in der Gesamtwertung, dazu kamen Spezialpreise für den besten neuen technischen Standard und für den besten Internetauftritt.
Das Team Bioware aus Freiburg gehörte zu den sechs Finalisten und räumte Sonderpreise für das beste Poster und das beste neue biologische Bauteil des diesjährigen Wettbewerbs ab.
iGEM ist der weltweit bedeutendste Studentenwettbewerb in synthetischer Biologie, die "International Competition of Genetically Engineered Machines". Ähnlich wie bei einer Maschine, die aus verschiedenen vorgefertigten Bauteilen aufgebaut ist, wollen Biotüftler einfache Gen-Bausteine dazu verwenden, um sie neu zu kombinieren und dabei Neues zu schaffen. Es geht um die Konstruktion von lebenden Systemen mit Eigenschaften, die in der Natur so nicht vorgesehen sind.
Über 110 Teams der weltbesten Universitäten mit insgesamt mehr als 1100 Studenten, darunter vier deutsche Teams aus Heidelberg, Freiburg und Dresden hatte der Biobastler-Wettbewerb vom 31. Oktober bis 3. November ins Massachusetts Institute of Technology (MIT) nach Boston gelockt.
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Wochenrückblick: Deutsche Studenten bei iGEM-Wettbewerb ausgezeichnet Politik: Hoffnung und Risiko - Debatte zur Synthetischen Biologie |
Gewinner des iGEM 2009 ist das Team aus dem englischen Cambridge. Die Briten haben unter dem Projektnamen „E. chromi“ Bakterien gentechnisch so umgerüstet, dass sie als lebende Sensoren Giftstoffe in der Natur aufspüren können. Ihre Bakterien haben die Studenten so konstruiert, dass sie leuchten können, und zwar je nach Konzentration des Schadstoffes in einer anderen Farbe.
Das Heidelberger-Team unter Leitung von Professor Roland Eils vom Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) und der Universität Heidelberg hatte sich in diesem Jahr für ihre Bioingenieurs-Arbeiten nicht mit vergleichsweise simplen Bakterien begnügt. Seit Februar hatte sich das 13-köpfige Team stattdessen am Design künstlicher Genschalter für Säugetierzellen versucht.
Das Team Freiburg Bioware von der Universität Freiburg unter der Leitung von Professor Kristian Müller präsentierte in Boston eine neu entwickelte genetische Schere, die das Erbmolekül DNA genau dort schneidet, wo der Experimentator einen Schnitt setzen will. Dazu haben die Studenten ein genetisches Bauteil entwickelt, mit dem man die molekulare Schere mit künstlich hergestellter Erbsubstanz quasi passgenau programmieren kann.
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Die wichtigsten Nachrichten aus der Biotech-Branche
- Mobile Mini-Mikroskope erlauben Blick ins Ratten-Gehirn
- Europäischer Forschungsrat: 14 deutsche Biowissenschaftler erhalten Millionenförderung
- Entstehung von akuter Leukämie entschlüsselt
- Neue Graduiertenkollegs mit biotechnologischem Fokus
- Entwicklungsbiologen präsentieren Vorhersage-System für aktive Gene
Mobile Mini-Mikroskope erlauben Blick ins Ratten-Gehirn
Tübinger Forscher haben ein winziges Laserraster-Mikroskop entwickelt, mit dem sie die Gehirnaktivität von frei umherlaufenden Ratten aufzeichnen können.
Wie die Wissenschaftler vom Tübinger Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik in der Fachzeitschrift PNAS (4. November 2009, Online-Vorabveröffentlichung) berichten, ist das neu entwickelte Mikroskop so klein, dass es am Kopf der Nager befestigt werden kann. Diese Technologie verspreche völlig neue Einblicke in das Verständnis der Gehirnfunktionen, so die Forscher.
Bislang funktioniert ein Blick ins Gehirn mittels Mikroskop und Magnetresonanztomographie nur dann, wenn die Untersuchten sich möglichst nicht bewegen. Da Ratten nur selten stillhalten, ist die Aussagefähigkeit dieser Methoden im Bezug auf das Verständnis von höheren Hirnfunktionen wie Wahrnehmung und Aufmerksamkeit sehr begrenzt. Das nun entwickelte Mini-Mikroskop erlaubt Beobachtungen bei gleichzeitig uneingeschränkter Bewegungsmöglichkeit. Auf diese Weise können die Forscher zum ersten Mal verfolgen, wie sich die Gehirnzellen bei einem frei umherlaufenden Tier verhalten. Wenn sich Lebewesen in ihrer Umwelt bewegen, dann berechnet das Gehirn ständig die Position im Raum neu, abhängig von den gelieferten Sinneseindrücken von Augen, Ohren, Haut und Gleichgewichtssinn. Wie genau das funktioniert, weiß jedoch niemand, da die Wissenschaftler das Gehirn von sich bewegenden Tieren und Personen bislang nicht untersuchen können.
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News: Multiple Sklerose- Wie Immunzellen ins Hirn vordringen Politik: Susanne Schreiber - Wenn Nervenzellen im Gleichtakt schwingen |
Das nun in Tübingen entwickelte mobile System ist in der Lage, mehrere fluoreszierende Gehirnzellen gleichzeitig zu beobachten und zudem die exakte Position des Tieres zu bestimmen, während dieses sich völlig frei bewegen kann. Das Laser-Rastermikroskop ist sechs Gramm leicht und nur etwa drei Zentimeter groß. Es verwendet einen hochenergetischen pulsierenden Laser und Fiberglasoptik, um zum Leuchten gebrachte Zellen im Gehirn zu beobachten. War früher für Wahrnehmungsstudien bei Ratten eine Simulation der Umgebung durch Filme oder Bilder nötig, so lässt sich nun die Aktivität der Nervenzellen messen, während das Tier seine natürliche Umgebung erkundet.
Mehr Infos beim Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik: hier klicken
Die wichtigsten Nachrichten aus der Biotech-Branche
- Deutsche Studenten-Teams punkten bei iGEM-Wettbewerb
- Europäischer Forschungsrat: 14 deutsche Biowissenschaftler erhalten Millionenförderung
- Entstehung von akuter Leukämie entschlüsselt
- Neue Graduiertenkollegs mit biotechnologischem Fokus
- Entwicklungsbiologen präsentieren Vorhersage-System für aktive Gene
Europäischer Forschungsrat: 14 deutsche Biowissenschaftler erhalten Millionenförderung
14 Biowissenschaftler an deutschen Forschungseinrichtungen erhalten jeweils eine millionenschwere Förderung durch den Europäischen Forschungsrat (ERC).
Der ERC hat mittlerweile die komplette Liste der Nachwuchsforscher veröffentlicht, die sich über einen „Starting Grant“ in Höhe von durchschnittlich einer Million Euro für die kommenden fünf Jahre freuen dürfen.
Insgesamt 325 Millionen Euro standen dem ERC in der zweiten Ausschreibungsrunde zur Verfügung, 238 der mehr als 2500 eingereichten Anträge erhielten nun eine Förderzusage. Biowissenschaftler gehörten auch diesmal zur erfolgreichsten Disziplin. Deutlich angestiegen ist die Zahl der erfolgreichen Antragsteller an deutschen Forschungsinstituten. In der ersten ERC-Ausschreibungsrunde im Jahr 2007 hatten sieben Arbeitsgruppenleiter den „Starting Grant“ ergattert, nun hat sich die Zahl verdoppelt (siehe Tabelle).
Der Europäische Forschungsrat fördert mit den ERC-Starting Grants Grundlagenforschungsprojekte von herausragenden Nachwuchswissenschaftlern (ab zwei und bis neun Jahre nach der Promotion). Dabei werden besonders innovative und riskante Forschungsvorhaben unterstützt, die auf internationalen Kooperationen aufbauen. Für ein Projekt können maximal 1,5 Millionen Euro beantragt werden. Nun ist Ende Oktober die dritte Ausschreibungsrunde gestartet (mehr...). Nachwuchsforscher in den Biowissenschaften müssen bis 17. März 2010 ihre Anträge einreichen.
Der ERC ist eine 2007 von der Europäischen Kommission eingerichtete Institution zur Finanzierung von grundlagenorientierter Forschung.
| Arbeitsgruppenleiter | Forschungseinrichtung |
| Dr. Sylvia Cremer-Sixt | Universität Regensburg |
| Dr. Stefan Diez | Max-Planck-Gesellschaft,MPI für Molekulare Zellbiologie und Genetik, Dresden |
| Dr. Achilleas Frangakis | Johann-Wolfgang-Goethe-Universität Frankfurt am Main |
| Dr. Veit Hornung | Universitätsklinikum Bonn |
| Dr. Heiko Lickert | Helmholtz Zentrum München |
| Dr. Gunter Meister | Max-Planck-Gesellschaft;MPI für Biochemie, Martinsried |
| Dr. Jens Michaelis | Ludwig-Maximilians-Universität München |
| Dr. Ursula Miratschijski | Medizinische Hochschule Hannover |
| Dr. Francesca Peri | Europäisches Laboratorium für Moleklarbiologie (EMBL)Heidelberg |
| Dr. Matthias Schneider | Universität Augsburg |
| Dr. Leif Schröder | Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie Berlin |
| Dr. Francesca Spagnoli | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin Berlin |
| Dr. Marc Strous | Max-Planck-Gesellschaft,MPI für Marine Mikrobiologie Bremen |
| Dr. David Voehrigner | Ludwig-Maximilians-Universität München |
Quelle: ERC, 2009; komplette Liste als PDF (Download)
Zur Webseite des ERC: hier klicken
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Entstehung von akuter Leukämie entschlüsselt
Ein deutsches Forscherteam hat aufgeklärt, wieso Blutzellen sich bei einer akuten Leukämie so ungebremst vermehren.
Offenbar reichern die entarteten weißen Blutkörperchen übermäßig viele Rezeptoreiweiße an, und zwar nicht wie sonst üblich an ihrer Oberfläche, sondern im Zellinnern. Ein deutscher Forscherverbund unter Federführung von Hubert Serve von der Medizinischen Klinik für Hämatologie und Onkologie des Uniklinikums Frankfurt am Main berichtet im Fachjournal Molecular Cell (23. Oktober 2009, Bd. 36, S. 326-339) über die Ergebnisse. Der neu entdeckte Mechanismus könnte neue Angriffspunkte für eine Therapie bei akuter myeloischer Leukämie liefern. 
An dem von der Deutschen Krebshilfe geförderten Verbundprojekt „Onkogene-Netzwerke in der Pathogenese der AML" sind neben der Universitätsklinik Frankfurt am Main und dem Max-Planck-Institut für Biochemie Martinsried auch Forschungseinrichtungen in Berlin, Dresden, Halle, Hamburg, Jena, Magdeburg, München, Münster und Regensburg beteiligt.
Die akute myeloische Leukämie, kurz AML, ist die häufigste akute Blutkrebserkrankung bei Erwachsenen. Bei einer AML vermehren sich unreife Vorläuferzellen der weißen Blutkörperchen rasch und unkontrolliert. Dadurch verdrängen die bösartigen Zellen die gesunden Abwehrzellen des Körpers - das Immunsystem des Betroffenen wird lahm gelegt. Behandelt wird die AML mit einer Chemotherapie, die aber nur bei knapp einem Drittel der Betroffenen zur Heilung führt.
Bei der AML reichern sich in den weißen Blutzellen Erbgutveränderungen an. Häufig sind die Baupläne für Rezeptoreiweiße betroffen, die normalerweise auf der Zelloberfläche sitzen und die Signalübertragung in der Zelle steuern. In Leukämiezellen sind sie ständig aktiv sind und befehlen der Zelle, sich unaufhörlich zu teilen.
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Die Rezeptoren werden von einem kleinen Zellorganell, dem Endoplasmatischen Retikulum, im Zellinnern gebildet. In gesunden Zellen wandern die Rezeptoren anschließend an ihren Bestimmungsort - die Zelloberfläche. "Wir haben entdeckt, dass dies in Leukämiezellen völlig anders ist", erklärt Serve. "Hier verbleibt der Rezeptor vornehmlich im Inneren der Zelle am Endoplasmatischen Retikulum. Er entfaltet seine bösartige Wirkung also nicht, wie bisher angenommen, von der Zelloberfläche aus, sondern vor allem aus dem Zellinneren.“ Die Forschungsergebnisse der Max-Planck-forscher bilden eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien, mit denen die fehlgesteuerten Rezeptoren künftig blockiert werden sollen.
Ein Mediziner-Team aus Marburg hat wiederum aufgeklärt, wie genau das gängige Krebsmedikament Cytarabin bei einer AML wirkt. Die Forscher um Andreas Neubauer berichten im Fachblatt PLoS One (5. November 2009, Bd.4, S. e7768) von ihren Ergebnissen. Demnach schickt das Medikament die entarteten Zellen nicht wie gedacht in den programmierten Zelltod (Apoptose), um so ihre Vermehrung aufzuhalten. Vielmehr bringt das Cytarabin die betroffenen Blutstammzellen dazu, verstärkt zu Blutkörperchen auszureifen. Dadurch wird letztlich die Vermehrung der Krebszellen gestoppt. Die Mediziner vermuten, dass man mit diesem Wissen die Heilungschancen nach einer Chemotherapie verbessern könnte.
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Neue Graduiertenkollegs mit biotechnologischem Fokus
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) baut ihre Nachwuchsförderung aus und richtet insgesamt elf neue Graduiertenkollegs ein.
Das hat der DFG-Bewilligungsausschuss auf seiner Herbstsitzung in Bonn beschlossen. In den Graduiertenkollegs können Doktorandinnen und Doktoranden in einem strukturierten Forschungs- und Qualifizierungsprogramm promovieren. Die neuen Graduiertenkollegs werden in der ersten Förderperiode von viereinhalb Jahren mit insgesamt rund 36,8 Millionen Euro gefördert.
Drei der elf neuen Graduiertenkollegs lassen sich thematisch der Biotechnologie zuordnen:
An der Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (RWTH) Aachen wird das Internationale Graduiertenkolleg "Selektivität in der Chemo- und Biokatalyse" in Kooperation mit der japanischen Osaka University eingerichtet. Gemeinsam sollen die Grundlagen für neuartige Umwandlungsprozesse an der Schnittstelle von Chemo- und Biokatalyse erarbeitet werden. Denn aufgrund weltweit schwindender Rohstoffe ist die Entwicklung grundlegend verbesserter Katalysatoren - dazu zählen auch gentechnisch veränderte Enzyme - ein dringliches Forschungsziel. Die deutschen und japanischen Forscherinnen und Forscher wollen interdisziplinär Aspekte effizienter Chemo- und Biokatalysatoren verbinden, um so die nachhaltige Produktion chemischer Zwischenstufen und Produkte sicherzustellen. Sprecher des Kollegs an der RWTH ist Dr. Jun Okuda.
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Förderbeispiel: Haut und Knochen heilen mit der Kraft der Matrix Wochenrückblick: Muskeleiweiße sind die stärksten Proteine der Natur |
Die krankmachenden Mechanismen von Skelettmuskelerkrankungen nimmt das Internationale Graduiertenkolleg "MyoGrad" ins Visier. Die Charité Universitätsmedizin Berlin, die Freie Universität Berlin und die Humboldt-Universität wollen darin gemeinsam mit Forscherinnen und Forschern der Université de Paris VI die molekularen Ursachen für Muskelschwund und Muskelschwäche genauer erforschen und die Forschungsergebnisse für die klinische Anwendung nutzbar machen. Deutsche Sprecherin von MyoGrad ist Professor Simone Spuler von der Charité Universitätsmedizin in Berlin.
Das neue Graduiertenkolleg "Posttranskriptionelle Regulation der Genexpression - Mechanismen und Rolle in der Pathogenese" an der Universität Halle-Wittenberg verbindet klinische Fragestellungen mit Grundlagenforschung im Bereich der Kontrolle der Genexpression. Forscherinnen und Forscher wollen Mechanismen verstehen, wie die Genexpression durch kleine Nukleinsäuren (RNA) reguliert wird. Dabei kombinieren sie Grundlagenforschung und medizinische Fragen und richten ihren Fokus besonders auf Mechanismen der Krankheitsentstehung. So soll die Rolle verschiedener Ribonukleinsäuren in der Entstehung von Erkrankungen genauer analysiert werden. Sprecher ist Dr. Stefan Hüttelmaier.
Mehr Informationen zu Graduiertenkollegs bei der DFG: hier klicken
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Entwicklungsbiologen präsentieren Vorhersage-System für aktive Gene
Heidelberger Molekularbiologen haben ein System entwickelt, mit dem sich das Aktivitätsmuster wichtiger Gene während der Entwicklung eines Lebewesens vorhersagen lässt.
Das Team um Eileen Furlong vom Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie (EMBL) berichtet in der Fachzeitschrift Nature (5. November 2009, Bd. 462. S. 65-70). 
Wenn sich eine befruchtete Eizelle zu einem Organismus formt, dann läuft ein fein aufeinander abgestimmtes Gen-Programm ab. Dabei werden wichtige Erbanlagen zeitlich und räumlich kontrolliert an- oder abgeschaltet. Reguliert wird dieser Prozess von bestimmten Steuereiweißen, den sogenannten Transkriptionsfaktoren. Sie docken im Erbgut einer Zelle an bestimmte Kontaktpunkte an und können dadurch wie molekulare Schalter die Expression eines Gens ankurbeln oder aber drosseln.
Die Heidelberger Biologen haben nun im Rahmen einer Zusammenarbeit mit Informatikern und Statistikern ein System entwickelt, mit dem sich präzise bestimmen lässt, welche Erbgut-Kontaktpunkte zu welchem Zeitpunkt aktiv von Transkriptionsfaktoren angesteuert werden. Das System haben die Forscher an der Fruchtfliege Drosophila ausprobiert.
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News: Springen verboten - Wie die Natur mobile Gene festnagelt Wochenrückblick: Defektes Schlank-Gen lässt Fliegenlarven abmagern |
Zunächst ermittelten sie durch Genomanalysen insgesamt 8000 Kontaktabschnitte im Fliegen-Erbgut (regulatorische Module), die bei der Muskelentwicklung der Fruchtfliege zum Einsatz kommen. Zusammen mit Daten aus vorangegangenen Fliegen-Experimenten fütterten sie ein Computerprogramm, das die Aktivität der Module in jedem Schritt der Entwicklung berechnen kann. Daraufhin testen die Forscher die Computer-Prognose im Experiment: Die Module und die von ihnen kontrollierten Gene wurden tatsächlich exakt so im Fliegenkörper eingeschaltet, wie das Programm es vorhergesagt hatte.
Gleichzeitig zeigte sich auch, dass die Genregulation noch komplexer abläuft, als von den Molekularbiologen bislang angenommen. So gibt es nicht den einen Aktivierungs-Code, um ein Gen einzuschalten. Oft führen sehr viele verschiedene Kombinationen zum gleichen Ergebnis. Die Forscher nehmen an, dass die Fruchtfliegen durch diesen Trick den Ausfall bestimmter Gene in der Evolution kompensieren können.
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