Forscher erweitern das genetische Alphabet

Einem internationalen Forscherteam ist es erstmals gelungen, den bisher aus den vier organischen Basen Adenin, Cytosin, Thymin und Guanin bestehenden genetischen Code zu erweitern.

Die Berliner Forscher haben Mikroben gezüchtet, die den künstlichen Baustein 5-Chlor-Uracil in ihre Erbsubstanz eingebaut haben.Quelle: Wiley VCH

In der Regel besteht das genetische Alphabet aus vier Buchstaben: A, C, T und G. Die Forscher züchteten nun Bakterien, die zwar wie bisher die organischen Basen Adenin, Cytosin und Guanin in ihr Erbgut einbauten. Statt Thymin nutzten die Mikroben als vierte organische Base aber das synthetische 5-Chlor-Uracil, einen für andere Organismen giftigen Baustein. An den von Rupert Mutzel (Institut für Biologie der Freien Universität Berlin) und Philippe Marlière (Heurisko USA Inc.) geleiteten Arbeiten waren Wissenschaftler aus Frankreich und Belgien beteiligt. Die Ergebnisse  stellt  das Team nun im Fachblatt Angewandte Chemie (2011, Online-Veröffentlichung) vor. Schlüssel für das Experiment war offenbar ein Verfahren, das es den Wissenschaftlern erlaubte, die Evolution von Organismen genau zu kontrollieren und so in die gewünschte Richtung zu lenken.

Für die Versuche wurden Escherichia coli-Bakterien genutzt, deren Stoffwechsel so manipuliert war, dass sie Thymin nicht mehr selber bilden konnten, sondern aus dem Nährmedium aufnehmen mussten. Die Mikroben wurden über viele Generationen in Gegenwart von gerade noch tolerablen Mengen von 5-Chlor-Uracil gezüchtet. Mit der Zeit vertrugen die Colibakterien immer mehr des eigentlich giftigen Stoffes und begannen, das strukturell ähnliche 5-Chlor-Uracil als Ersatz für Thymin in die DNA einzusetzen. Vor allem die Synthetische Biologie könnte von den Forschungsarbeiten profitieren, glauben Experten, ließe sich so doch die Verbreitung von unbeabsichtigt freigesetzten Bakterien verhindern. Ein Organismus, der einen künstlichen Baustein braucht, den es in der freien Natur gar nicht gibt, würde sofort absterben. Auch der Austausch von Erbgut mit anderen, in der Natur vorkommenden Bakterien würde - wegen des grundsätzlich unterschiedlichen DNA-Aufbaus - wirksam unterbunden.

Die wichtigsten Nachrichten aus der Biotech-Branche

• Organspende: Experten favorisieren Entscheidungslösung
• Helmholtz-Gemeinschaft startet Virtuelle Institute
• Deutsch-kalifornische Kooperation: Fünfte Runde zu stammzellbasierten Arzneien
• Bioökonomierat: Züchtung hat oberste Priorität
• Magenbakterien schützen vor Asthma

Organspende: Experten favorisieren Entscheidungslösung

Bei Beratungen der Gesundheitsminister von Bund und Ländern über das neue Transplantationsgesetz hat sich eine Mehrheit von Experten für eine sogenannte Entscheidungslösung bei der Organspende ausgesprochen.

Bei der öffentlichen Anhörung des Gesundheitsausschusses am 29. Juni ging es vor allem um mehrere Modelle für die bis 2012 geplanten Neuregelung des Transplantationsgesetzes. Ziel ist, die Zahl der Organspenden zu erhöhen und damit die Warteliste - mit derzeit rund 12.000 Betroffenen- zu verringern.

Die Zahl der Patienten auf der Warteliste für eine Nierenspende übersteigt die Zahl der Spenderorgane um das Dreifache-Quelle: DSO

Bislang gilt die sogenannte erweiterte Zustimmungslösung, wonach ein Mensch zu Lebzeiten seine Bereitschaft zur Organspende geäußert haben muss. Zur Debatte für das neue Gesetz stehen aber auch eine Widerspruchslösung und eine Entscheidungslösung. Bei letzterer wird jeder Bürger mindestens einmal gefragt, ob er nach seinem Tod Organe spenden möchte. Diese Entscheidung würde dann auf einem Dokument festgehalten werden. Die Widerspruchslösung sieht hingegen vor, dass jeder Mensch nach seinem Hirntod automatisch zum Organspender werden kann, wenn er das nicht vorher abgelehnt hat.

Der ärztliche Direktor des Universitätsklinikums Essen, Eckhard Nagel, und der frühere Ratsvorsitzende der Evangelischen Kirche in Deutschland, Wolfgang Huber, sprachen sich beide für die Entscheidungslösung aus. Im Todesfall eines Patienten müssten heute schon die Angehörigen befragt werden, ob dieser als Organspender infrage kommt, sagte Nagel. Die Angehörigen könnten sich nicht vor einer Entscheidung drücken. Auch der Vorsitzende des Deutschen Ethikrates, Edzard Schmidt-Jortzig, hob hervor, eine Entscheidungslösung könne nur dann verfassungsgemäß sein, wenn an die Entscheidungspflicht keine juristischen Konsequenzen geknüpft würden. Für die ebenfalls diskutierte Widerspruchslösung sprach sich dagegen der Direktor der Klinik für Allgemein-, Visceral- und Transplantationschirurgie der Charité-Universitätsmedizin in Berlin, Peter Neuhaus, aus. Beispiele anderer europäischer Länder hätten gezeigt, dass mit der Einführung einer Widerspruchslösung erheblich mehr Organe zur Transplantation gewonnen werden könnten.

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• Helmholtz-Gemeinschaft startet Virtuelle Institute
• Deutsch-kalifornische Kooperation: Fünfte Runde zu stammzellbasierten Arzneien
• Bioökonomierat: Züchtung hat oberste Priorität
• Magenbakterien schützen vor Asthma

Helmholtz-Gemeinschaft startet Virtuelle Institute

Zum 1. Juli hat die Helmholtz-Gemeinschaft insgesamt zwölf neue virtuelle Institute gestartet, davon sechs mit Bezug zu den Lebenswissenschaften. Damit soll die Vernetzung der Wissenschaft vorangetrieben werden.

Mit Hilfe von kilometerlangen Resonatoren, wie dem im im Bau befindlichen European XFEL will das DESY einen zerstörungsfreien Blick in das Innere von organischen Proben ermöglichen.Quelle: DESY

Mit der Bündelung von Forschungsarbeiten sollen „Helmholtz Virtuelle Institute“ die Vorbereitung von größeren strategischen Vorhaben vorantreiben. Zu diesem Zweck werden sie für drei bis fünf Jahre mit jährlich 600.000 Euro aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds der Gemeinschaft gefördert. Die jeweils beteiligten Helmholtz-Zentren steuern weitere Mittel bei, so dass jedes Jahr bis zu 900.000 Euro je Zentrum zur Verfügung stehen.

Im Bereich der Lebenswissenschaften wird vor allem die Entstehung und Therapie von Krankheiten erforscht. Das am Deutschen Krebsforschungszentrum angesiedelte Projekt „Understanding and overcoming resistance to apoptosis and therapy in leukemia“ untersucht die grundlegenden Resistenzmechanismen von Tumorzellen. Die Forscher suchen nach neuen Wirkstoffkandidaten zur Behandlung der chronischen Lymphatischen Leukämie. Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf entwickelt im Rahmen von „ Functional nanomaterials for multimodality cancer imaging (Nano Tracking)“ neue Materialien für den Einsatz in der Tumordiagnostik. Welchen Einfluss Feinstäube aus Verkehr, Industrie und Haushalt auf die menschliche Gesundheit haben, wollen Forscher vom Helmholtz-Zentrum München klären. Dafür haben sie das virtuelle Institut „ The Helmholtz Virtual Institute of Complex Molecular Systems in Environmental Health – HICE“ gegründet.

Das Helmholtz-Zentrum Geesthacht untersucht, wie multifunktionale Biomaterialien mit Proteinen interagieren (Multifunctional Biomaterials for Medicine). Das Leipziger Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung erforscht neue relevante Prinzipien der Immunfunktion (Viral Strategies of Immune Evasion VISTRIE). Das am Deutsche Elektronen-Synchrotron DESY angesiedelte Projekt „In-Situ Nano-Imaging of Biological and Chemical Processes“ schließlich soll einen zerstörungsfreien Blick in das Innere von organischen Proben durch Röntgenstrahlung ermöglichen.

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• Deutsch-kalifornische Kooperation: Fünfte Runde zu stammzellbasierten Arzneien
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• Magenbakterien schützen vor Asthma

Deutsch-kalifornische Kooperation: Fünfte Runde zu stammzellbasierten Arzneien

Die Forschungskooperation in der Regenerativen Medizin zwischen deutschen und kalifornischen Teams geht weiter: Nun hat das California Institute for Regenerative Medicine (CIRM) die fünfte Ausschreibungsrunde mit dem Titel "Early Translational III Research Awards" gestartet.

Das CIRM ist eine bundesstaatliche Förderagentur, die gezielt zur Förderung der Stammzellforschung für medizinische Anwendungen geschaffen wurde. Insgesamt stehen dem CIRM dafür drei Milliarden US-Dollar für zehn Jahre zur Verfügung- damit ist es die größte Fördereinrichtung für Stammzellforschung weltweit. Bereits seit Ende 2009 hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit dem CIRM eine Vereinbarung („Memorandum of Understanding“) geschlossen. Demnach können sich auch deutsche Forscher an CIRM-Ausschreibungen im Rahmen von Verbundprojekten beteiligen und um Fördermittel bewerben. Durch die Förderung der internationalen Zusammenarbeit mit Spitzenforschungszentren verspricht sich das BMBF, das Potenzial von Stammzellen besser zu erkunden und diese Erkenntnisse rascher in regenerative Verfahren für den klinischen Alltag zu überführen.  Das BMBF fördert nur den deutschen Anteil innerhalb einer Kooperation, das CIRM übernimmt den amerikanischen Teil des Teams. Antragsberechtigt sind kleine und mittlere Unternehmen, Kliniken, die sich auf regenerative Therapien spezialisieren und Forschungseinrichtungen, die gemeinsam von Bund und Ländern grundfinanziert werden. 2010 hat es insgesamt vier Ausschreibungsrunden gegeben.

Aktuell sind bereits sieben zukunftsweisende Forschungskooperationen für eine transatlantische Förderung bestätigt worden. Im Rahmen der fünften Ausschreibungsrunde der bilateralen Projektförderung hat das CIRM nun den neuen Förderschwerpunkt "Early Translational III Research Awards" ausgeschrieben. Diese Förderung richtet sich insbesondere an Stammzellforschungsprojekte, die noch in einer frühen Phase hin zu einer wirksamen Therapie stehen. Dazu zählt etwa die Suche nach geeigneten stammzellbasierten Medikamentenkandidaten und ihre Erforschung in präklinischen Tests. Antragsteller für die "Early Translational III Research Awards" bis zum 10. August 2011 Ideenpapiere einreichen. Die Frist für den Vollantrag ist der 15. Dezember 2011. Ansprechpartner von deutscher Seite ist der Projektträger Jülich (Dr. Bülent Genç).

Mehr Informationen beim Projektträger Jülich: hier klicken

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• Magenbakterien schützen vor Asthma

Magenbakterien schützen vor Asthma

Das Bakterium Helicobacter pylori ist nicht nur Auslöser von Magengeschwüren und Krebs, sondern es hat auch einen positiven Einfluss auf die Gesundheit: Eine Infektion mit dem Magenkeim bietet offenbar Schutz vor allergischem Asthma.

Diesen schon früher vermuteten Zusammenhang haben Forscher aus Mainz und Zürich jetzt bei Mäusen bestätigt. Eine Infektion der Magenschleimhaut erhöhte bei den Tieren die Zahl bestimmter Immunzellen in der Lunge, die dämpfend auf Immunreaktionen wirken, schreiben die Wissenschaftler im Journal of Clinical Investigation (2011, Online-Vorabveröffentlichung).

Helicobacter pylori (blau) auf Zellen der Magenschleimhaut (orange).Quelle: MPI für Infektionsbiologie

Diese Beobachtungen bestätigen die Hypothese, dass die in den vergangenen Jahrzehnten gesunkene Helicobacter-Infektionsrate bei Menschen in den Industrieländern mit dem im gleichen Zeitraum starken Anstieg an Asthmaerkrankungen in Zusammenhang steht. Die Forscher um Anne Müller und Christian Taube infizierten neugeborene und erwachsene Mäuse mit dem Magenkeim. Dann ließen sie die Tiere Allergie auslösende Substanzen - darunter Allergene von Hausstaubmilben - einatmen.

Im Vergleich zu nicht infizierten Mäusen entwickelten diese Tiere deutlich schwächere Entzündungsreaktionen in der Lunge. Unter anderem waren im Lungengewebe viel weniger Immunzellen nachweisbar, die für Asthma typisch sind. Das nachträgliche Abtöten der Bakterien durch Antibiotika verstärkte die Asthmasymptome wieder. Die Schutzwirkung des Magenkeims war besonders stark, wenn die Mäuse schon kurz nach der Geburt infiziert wurden. "Die frühe Infektion führt zu einer Anreicherung von regulatorischen T-Zellen, die für die Unterdrückung von Asthma entscheidend sind", so Müller. Dieser Typ von Immunzellen hemmt die Aktivität anderer Immunzellen und verhindert damit überschießende Abwehrreaktionen, die den Körper schädigen. Eine Übertragung solcher T-Zellen auf nicht infizierte Mäuse machte auch diese Tiere widerstandsfähig gegen Asthma. Einige Typen von H. pylori können unter bestimmten Bedingungen Magengeschwüre auslösen und das Risiko von Magenkrebs erhöhen. Andere Formen des Bakteriums sind harmlose Besiedler, die keine Beschwerden verursachen. In den Industrieländern sind heute weniger als zehn Prozent der Kinder mit H. pylori infiziert. Früher waren es 70 bis 80 Prozent.

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