Wochenrückblick KW 05
Tetherin klebt HIV an der Zelle fest
Hamburger Forscher haben herausgefunden, warum einige Immunzellen bei HI-Viren beliebter sind als andere.
Wissenschaftler des Heinrich-Pette-Institut für Experimentelle Virologie und Immunologie an der Universität Hamburg berichten im Fachblatt Retrovirology (Bd. 10, Ausg. 7, 15. Januar 2010), dass es das Eiweiß Tetherin ist, dass auf den Immunzellen als wichtige Abwehrbarriere gegen die eindringenden HI-Viren wirkt. Immunzellen, die besonders viel Tetherin erzeugen können, sind deshalb schwieriger zu knacken. Im vergangenen Jahr hatten die Hamburger Forscher das zentrale Werkzeug entdeckt, mit dem die Viren die menschlichen Abwehrmechanismen so effektiv übwerwinden (mehr...). Ein virales Eiweiß namens Vpu ist demnach die Geheimwaffe des Erregers. Nun wollten die Forscher um Michael Schindler gemeinsam mit Kollegen um Frank Kirchhoff von der Universität Ulm (zum Forscherprofil: hier klicken) wissen, ob Vpu auch eine Rolle dabei spielt, warum HI-Viren bestimmte Immunzellen als Opfer bevorzugen.
Die Forscher um Michael Schindler infizierten dazu verschiedene Immunzellen mit zwei Virentypen, eine voll funktionsfähige Variante und eine, die einen Defekt im Vpu-Gen hat und deshalb kein Vpu herstellt. Das Ergebnis: Die Viren ohne Vpu hatten Schwierigkeiten, die so genannte Tetherin-Barriere zu überwinden. Das Tetherin-Eiweiß wirkt auf der Oberfläche der Immunzellen wie ein Klebstoff, der in der Zelle produzierte Virusnachkommen zurückhält, so dass sie nicht freigesetzt werden können.
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"Damit zeigen wir zum ersten Mal, dass die Unterdrückung der Tetherin-Barriere durch Vpu in primären Immunzellen tatsächlich eine zentrale Rolle spielt", sagt Michael Schindler. Besonders bei Makrophagen, den Fresszellen des Immunsystems, hatten die mutierten Viren Probleme. Der Grund: Makrophagen erzeugen hohe Mengen Tetherin. Im Gegensatz dazu ließen sich primäre T-Zellen jedoch auch durch den HIV-1 Stamm mit einem Defekt in Vpu infizieren und setzten große Mengen neuer Virusnachkommen frei. "Das liegt daran, dass T-Zellen nur wenig Tetherin auf ihrer Zellmembran tragen und diese Barriere somit auch durch die Vpu-Mutanten überwunden werden kann", so Schindler. Das Wissen um die Abwehrmechanismen der Zellen könnte bei der Bekämpfung des Virus helfen.
Zur Arbeitsgruppe "Virus-Pathogenese" von Michael Schindler: hier klicken
Die wichtigsten Nachrichten aus der Biotech-Branche
- Qiagen entwickelt Krebs-Biomarker
- Protonen-Pumpen machen Pflanzen stärker
- Neues Labor für Hochdurchsatz-Screening an der Universitätsmedizin Mainz
- Gezielte Waffe im Kampf gegen Atherosklerose
- In Lübeck entsteht Zentrum für industrielle Biotechnologie
Qiagen entwickelt Krebs-Biomarker
Das nordrhein-westfälische Biotech-Unternehmen Qiagen hat vom US-amerikanischen Pharmagiganten Pfizer den Auftrag bekommen, einen Test für eine bestimmte Art von Gehirntumor zu entwickeln.
Wie Qiagen am 4. Februar mitteilte, soll der Biomarker in Kombination mit einem Impfstoff gegen Glioblastome eingesetzt werden, an dem Pfizer gerade arbeitet. Die Rechte für den Impfstoff PF-04948568 zur Immuntherapie von Glioblastoma multiforme (GBM) hatte Pfizer im April 2008 von Celldex Therapeutics erworben. Die Substanz wird gerade in einer klinischen Phase-II-Studie für die Behandlung von neu diagnostiziertem GBM getestet.
GBM ist mit weltweit 25.000 Neuerkrankungen die häufigste bösartige primäre Hirntumorerkrankung bei Erwachsenen. PF-04948568 basiert auf einem kleinen Eiweiß, das genau auf die durch das Glioblastom mutierte Variante eines Rezeptors auf der Oberfläche von Nervenzellen passt.
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Durch das Andocken an den Rezeptor markiert der Impfstoff die Nervenzellen für das Immunsystem. Allerdings tritt die Mutation des Rezeptors nur bei 25 bis 40 Prozent der GBM-Fälle auf. Eine Behandlung ist deshalb nicht immer sinnvoll. Mit dem diagnostischen Test sollen die Patienten im Voraus identifiziert werden, die für eine Immuntherapie in Frage kommen.
Der Test wird bei DxS in Manchester entwickelt. Qiagen hatte DxS erst im September 2009 übernommen (mehr...). Auf Basis der Echtzeit-PCR-Technologie wird die RNA der mutierten Rezeptoren im Tumorgewebe nachgewiesen. Qiagen hat den offiziellen Sitz im niederländischen Venlo. Die meisten Mitarbeiter sind aber im nordrhein-westfälischen Hilden beschäftigt. In der Kooperation sehen Marktbeobachter eine weitere Bestätigung dafür, dass das Unternehmen die Umwandlung von einem Laborzulieferer zu einem Entwickler molekularer Diagnostika gemeistert hat.
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Protonen-Pumpen machen Pflanzen stärker
Forscher aus Würzburg und Heidelberg untersuchen, wie mehr Protonen-Pumpen Pflanzen robuster gegenüber Stressbedingungen machen können.
Protonen-Pumpen sorgen in Pflanzenzellen dafür, dass die sogenannten Vakuolen immer gut gefüllt sind. Vakuolen sind die Speicherkammern der Zelle, in denen Zucker oder - wie etwa bei Weintrauben - auch zusätzlich Fruchtsäuren angesammelt werden. Der Säuregehalt ist einer der wichtigsten Faktoren für Farbe und Geschmack des Weins. Zu wenig Säure bedingt einen langweiligen Wein, zu viel Säure macht den Wein ungeniessbar. Rund 90 Prozent des Traubensafts kommen aus den Vakuolen.
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Protonenpumpen heißen so, weil sie unter Aufwendung von Energie positiv geladene Protonen in die Vakuole hineinpumpen. "Der Säuregrad von Wein zum Beispiel geht allein auf die im Vakuolensaft angehäuften Protonen zurück", sagt Professor Rainer Hedrich, Biophysiker an der Universität Würzburg. Im resultierenden Konzentrationsgefälle steckt viel Energie - die Protonen drängen mit aller Macht wieder hinaus aus der überfüllten Vakuole, ähnlich wie Luft aus einem prall aufgeblasenen Ballon. Nach dem Austauschprinzip wird der Protonendruck dazu genutzt, im Gegenzug Zucker und andere Moleküle in die Vakuole zu schaffen.
Rainer Hedrich und seine Kollegin Karin Schumacher von der Universität Heidelberg untersuchten nun die Beziehung der zwei verschiedenen Typen von Protonen-Pumpen. Der eine Typ braucht die energiereiche Phosphatverbindung ATP als Brennstoff für seine Aktivität, der andere verwendet dafür das so genannte Pyrophosphat (PP). Wie sie im Fachmagazin Proceedings berichten (Online-Veröffentlichung, 26. Januar 2010), schalteten sie dazu in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana die Gene für die ATP-abhängige Protonen-Pumpe aus. "Unter optimalen Wachstumsbedingungen wirkte sich das Fehlen der ATP-abhängigen Pumpe zunächst nicht auf das Gedeihen der Pflanzen aus", erklärt Hedrich. Bei Stickstoffmangel oder Schwermetallbelastung machte sich das Fehlen der ATP-Pumpe aber bemerkbar. Mit nur einem Typ der Protonen-Pumpen kann die Pflanze ihre Vakuolen offenbar nicht mehr so gut mit Ionen und Stoffwechselprodukten füllen, dass sie gut genug gegen Stress gewappnet wäre. Als nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler nun Pflanzen erzeugen, die vermehrt bestimmte Protonen-Pumpen herstellen und dadurch Stressperioden besser überstehen.
Zur Arbeitsgruppe von Rainer Hedrich am Biozentrum der Universität Würzburg: hier klicken
Zur Arbeitsgruppe von Karin Schumacher an der Universitäöt Heidelberg: hier klicken
Die wichtigsten Nachrichten aus der Biotech-Branche
- Tetherin klebt HIV an der Zelle fest
- Qiagen entwickelt Krebs-Biomarker
- Neues Labor für Hochdurchsatz-Screening an der Universitätsmedizin Mainz
- Gezielte Waffe im Kampf gegen Atherosklerose
- In Lübeck entsteht Zentrum für industrielle Biotechnologie
Neues Labor für Hochdurchsatz-Screening an der Universitätsmedizin Mainz
Mit rund 360.000 Euro fördern die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und das Land Rheinland-Pfalz die Etablierung eines Hochdurchsatz-Screening Centers zum Auffinden neuer Wirkstoffe an der Universitätsmedizin Mainz.
Mit dem Mainzer Screening Center, kurz MSC genannt, können bei der Suche nach neuen Medikamenten in kurzer Zeit Tausende von Substanzen getestet und neue Mechanismen für krankheitsrelevante Wirkstoffe aufgedeckt werden.
Das MSC ist das einzige seiner Art in Rheinland-Pfalz, deutschlandweit gibt es derzeit acht dieser Labors. Die Leitung wird Roland Stauber übernehmen, der zudem der Forschungsabteilung "Molekulare und zelluläre Onkologie" an der HNO-Klinik der Universitätsmedizin Mainz vorsteht. "Diese Technologie hat uns bereits ermöglicht, unter zigtausend chemischen Substanzen bisher unbekannte Kandidaten mit potenziell tumorhemmender Aktivität zu identifizieren", so Stauber. "Ein MSC wird deren Weiterentwicklung zu möglichen Krebsmedikamenten nun einen entscheidenden Schritt voranbringen."
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Menschen: Frank Bier - Labor im Zwergenmaßstab Menschen: Stefanie Dimmeler - Jagd auf RNA-Schnipsel |
In Mainz soll das geplante MSC unterschiedlichen Nutzergruppen in der Universitätsmedizin als auch der Johannes Gutenberg-Universität Mainz sowie des Landes Rheinland-Pfalz zugänglich sein. Neben der Einbindung in universitäre Schwerpunktinitiativen der Fachbereiche Universitätsmedizin, Biologie, Chemie und Pharmazie ist auch eine Verknüpfung mit dem Exzellenzzentrum für Lebenswissenschaften der Boehringer Ingelheim Stiftung, das im vergangenen Jahr initiiert wurde (mehr...), sowie dem Institut für Biotechnologie und Wirkstoff-Forschung aus Kaiserslautern geplant. Dabei sollen sowohl klinische als auchgrundlagenwissenschaftliche Anwendungen möglich sein - angefangen beim Einsatz im Bereich der akademischen und industrienahen Wirkstoffsuche bis hin zur Erforschung Nanotechnologie-basierter Diagnose- und Behandlungsansätze.
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Gezielte Waffe im Kampf gegen Atherosklerose
Wissenschaftler aus Aachen haben in Mäuseexperimenten einen Weg entdeckt, wie sich eine Arterienverkalkung frühzeitig diagnostizieren und gezielt behandelt lässt.
Esther Lutgens vom Institut für Molekulare Herz-Kreislaufforschung der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen hatte bereits seit längerem ein Molekül des menschlichen Immunsystems entdeckt, das möglicherweise ein Schlüssel für eine erfolgreiche Therapie der Atherosklerose ist, wie die Arterienverkalkung medizinisch korrekt bezeichnet wird.
Wird das Molekül gehemmt, das den Namen CD40L trägt, so wird nicht nur das Wachstum der Plaques unterdrückt, die an der Innenwand der Arterien entstehen, sondern auch die Entzündung, die dazu führt, dass Plaquestücke herausbrechen und bei einem Infarkt die Arterien verschließen. Die Bildung des Moleküls zu unterdrücken, ist aus Sicht der Forscher aber nicht die Lösung. Zu wichtig ist das Molekül für die Immunabwehr des menschlichen Körpers. Deshalb suchte Lutgens nach einem Weg, der zwar das Molekül davon abhält, das Wachstum der Plaque und eine Entzündungsbildung zu verstärken, die Rolle für das Immunabwehr aber nicht stört.
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In der medizinischen Fachzeitschrift Journal of Experimental Medicine (Online-Vorabveröffentlichung, 25. Januar 2010) berichtete die Forscherin nun über eine Entdeckung, die diesen Spagat ermöglichen könnte. Wie sie bei der Untersuchung von Gefäßen bei Menschen und bei gentechnisch veränderten Mäusen feststellte, gibt es ein Signal, das dem Molekül CD40L ermöglicht, Wachstum und Aufbrechen der Plaque zu ermöglichen. Dieses Übermittlungssignal ist das Rezeptor-Adapterprotein mit dem Namen TRAF6.
Der Nachweis der Verbindung CD40-TRAF6 im Blutserum könnte frühzeitig Hinweise auf eine Gefäßerkrankung geben. Doch Lutgens will nicht nur einen Biomarker, sondern auch eine Therapie entwickeln. Die Lösung wäre ein Medikament, das die Verbindung CD40-TRAF6 unterdrückt, gleichzeitig aber die wichtige Immunabwehrfunktion des Moleküls CD40 aufrecht erhält. Lutgens ist zuversichtlich. "Wir sind sehr zuversichtlich, dass durch unsere Forschungsergebnisse in einigen Jahren ein Medikament zur Behandlung von Atherosklerose auf den Markt gebracht werden kann", so Luthgens.
Zum Institut für Molekulare Herz-Kreislaufforschung (IMCAR) an der RWTH Aachen: hier klicken
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In Lübeck entsteht Zentrum für industrielle Biotechnologie
Die Fachhochschule Lübeck hat mehrere Millionen Euro erhalten, um eine Kompetenzzentrum Industrielle Biotechnologie zu errichten.
Beim Neujahrsempfang der Hochschule überreichte der Schleswig-Holsteinische Wirtschaftsminister Jost de Jager dem Leiter des neuen Kompetenzzentrums, Uwe Englisch, und dem Geschäftsführer der Fachhochschule Lübeck Forschungs GmbH, Klaus-Peter Wolf-Regett, einen Förderbescheid über 1,7 Millionen Euro vom Land.
Das neue Zentrum soll die an der Fachhochschule Lübeck stark nachgefragten exzellenten wissenschaftlichen Kompetenzen im Bereich der "Industriellen Biotechnologie" bündeln und ausbauen.
Als Kooperationspartner sind die Unternehmen im Blick, denen bei der wissenschaftlichen Optimierung ihrer Produkte und Herstellungsprozesse geholfen werden soll. Gerade kleine und mittelständische Firmen sollen Chancen und Perspektiven neuer Technologien und Verfahren aufgezeigt werden. Die Entwicklung dieser Prozesse umfasst z.B. die Substitution konventioneller chemischer Prozesse durch biotechnologische Verfahren oder die stoffliche/energetische Nutzung von Nebenprodukten oder Reststoffen.
Das Kompetenzzentrum wird 2011 einen Neubau erhalten. Dieses "Biotechnikum" wird mit rund 4,9 Millionen Euro aus dem Konjunkturpaket II finanziert. Darüber hinaus stellt die Possehl Stiftung für die technische Ausstattung des "Biotechnikums" eine Million Euro zur Verfügung.
Zur FH Lübeck: hier klicken
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