Wochenrückblick KW 31
Megastudie: 95 Gene beeinflussen Blutfette
In einer großen internationalen Studie mit deutscher Beteiligung haben Wissenschaftler 95 Genorte gefunden, die neue Therapieansätze für Herz-Kreislauf-Erkrankungen eröffnen könnten.
An diesen Stellen auf dem Genom finden sich Gene, die den Fettstoffwechsel im menschlichen Körper beeinflussen.
Das Forscherkonsortium berichtet im Fachjournal Nature (5. August 2010, Bd. 466, S.707) über die Ergebnisse der bisher umfassendsten Analyse ihrer Art. An dem „Global Lipids Genetics Consortium“ waren auch Wissenschaftler des Helmholtz Zentrums München beteiligt. In die Analyse der Forscher flossen Daten aus 46 sogenannten genomweiten Assoziationsstudien mit insgesamt über 100.000 Teilnehmern ein. Damit ist die Studie die größte bisher vorgelegte Metaanalyse.
Die ermittelten Genvarianten stehen jeweils mit mindestens einer der wichtigsten Größen des Fettstoffwechsels in Zusammenhang - dem Gesamtcholesterin, dem sogenannten „schlechten“ Cholesterin (LDL-Cholesterin), dem „guten“ Cholesterin (HDL-Cholesterin) sowie den Triglyceriden. Diese Blutfette gelten als wichtige Risikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, in Deutschland Todesursache Nummer Eins. Langfristig eröffnen die Ergebnisse der Studie laut Helmholtz Zentrum nun neue Perspektiven für die Vorbeugung und Therapie solcher Erkrankungen.
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„Bei genauerer Untersuchung der Genorte haben wir sogar Genvarianten gefunden, von denen wir wissen, dass sie einen molekularen Ansatzpunkt für cholesterinsenkende Medikamente bieten. Das heißt, diese Genvarianten erhöhen das Potential für neue Zielstrukturen und damit therapeutische Ansätze“, so Thomas Meitinger vom Institut für Humangenetik am Helmholtz Zentrum München.
Eine wichtige Datenquelle für die Untersuchung war die Bevölkerungsstudie KORA (KORA = Kooperative Gesundheitsforschung in der Region Augsburg) des Helmholtz Zentrums München. Die Wissenschaftler wandten eine Vielfalt von methodischen Ansätzen an: Unter anderem verglichen sie mehr als zweieinhalb Millionen DNA-Bausteine aus Bevölkerungsgruppen europäischer und nicht-europäischer Herkunft, analysierten Genvarianten von Patienten mit besonders hohen Blutfettwerten und bestätigten einige ihrer Ergebnisse aus den Genomanalysen im Mausmodell.
Diabetesgesellschaften warnen vor Stammzelltherapie
Das Kompetenznetz Diabetes mellitus und die Deutsche Diabetes-Gesellschaft (DDG) haben vor kommerziellen Stammzelltherapien zur Behandlung der Zuckerkrankheit gewarnt.
Eine Wirksamkeit von solchen Behandlungen ist nach Einschätzung der Experten wissenschaftlich nicht belegt. Die Patienten würden durch hohe Kosten belastet. Zudem seien schädliche Nebenwirkungen nicht auszuschließen, erklärten die Gesellschaften in einem offenen Brief an die Bezirksregierung Köln.
Die Bezirksregierung Köln hatte unlängst der Privatklinik XCell-Center eine Genehmigung für die Entnahme von Knochenmark und eine Freigabe von Stammzellpräparaten zur körpereigenen Anwendung bei Typ-1- und Typ-2-Diabetikern erteilt. Dafür entnehmen Ärzte den Patienten Knochenmark. Im Labor werden die Stammzellen isoliert, aufbereitet und in die Bauchspeicheldrüse der Patienten transplantiert. Dort sollen sie sich oder andere Zellen in Insulin produzierende Betazellen verwandeln. Die Kosten für eine solche Behandlung liegen zwischen 7500 und 10 500 Euro und werden, soweit bekannt, nicht von den Krankenkassen übernommen.
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Nach Aussage der Diabetes-Forscher habe die Stammzelltherapie in tierexperimentellen Studien zwar bereits vielversprechende Ergebnisse für die Heilung von Diabetes mellitus gezeigt. „Derzeit gibt es jedoch keinerlei wissenschaftliche Erkenntnisse, dass Patienten von einer solchen Therapie profitieren", so Anette-Gabriele Ziegler, Sprecherin des Kompetenznetzes Diabetes mellitus in München. Beim Menschen ist die Therapie bisher nicht gelungen. Erst kürzlich ist in Spanien eine Studie nach drei von zehn geplanten Patienten abgebrochen worden: Die in die Bauchspeicheldrüse transplantierten Zellen hatten die Insulinproduktion nicht steigern können. Beim Typ-1-Diabetes mellitus liege außerdem eine Autoimmunerkrankung vor, bei der Abwehrzellen des Körpers die Betazellen zerstören. „Diese aggressiven Zellen sind weiter im Körper vorhanden. Sie bedrohen auch später transplantierte Stammzellen", so die Experten. Um diesen Immunangriff zu stoppen, müssten die transplantierten Zellen für die Körperabwehr unkenntlich gemacht werden. Solange Nutzen und Risiken der neuen Stammzelltherapie nicht bekannt seien, sollte sie nur im Rahmen von klinischen Studien erfolgen.
Zum offenen Brief der Diabetes-Gesellschaften: hier klicken
Zweifel am Reaktom-Array
Führende Wissenschaftler bezweifeln die Funktionstüchtigkeit eines biochemischen Chips, mit dem sich vermeintlich die Aktivität von mehr als tausend Enzymen einer Zelle auf einmal messen lässt.
Eine spanische Untersuchungskommission hat Forschern vom Institut für Katalyse und Petrolchemie (ICP) in Madrid und vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig empfohlen, ihre Veröffentlichung zum „Reactome Array“ im Fachjournal Science (Vol. 326. Nr. 5950, S. 252 - 257) zurückzuziehen. In ihrer Publikation hatten die Forscher einen Chip beschrieben, auf dem die Substrate von 1676 Enzymen aufgebracht waren. Diese waren jeweils an fluoreszierende Farbstoffmoleküle gekoppelt. Mit diesem Aufbau sei es möglich die Stoffwechselreaktionen mikrobieller Gemeinschaften in bisher unerreichter Genauigkeit zu untersuchen, schrieben die Autoren. Das Paper sorgte für Aufsehen. Auch biotechnologie.de hatte über die neue Technologie berichtet (mehr...).
Doch schnell regten sich Zweifel an der Studie. Chemiker beanstandeten, einige der in der Veröffentlichung geschilderten Reaktionen auf dem Chip seien schlichtweg unmöglich. Das bewog Science zu einem ungewöhnlichen Schritt:
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Am 17. Dezember 2009 veröffentlichte das Magazin einen vorbehaltlichen „Editorial Expression of concern“ und bat die Forschungseinrichtungen um Aufklärung.
Der Spanischen Forschungsrat CSIC setzte eine Ethikkommission auf den Fall an. Die Gutachter kamen nun zu dem Schluss, die Autoren um Peter Golyshin (jetzt Bangor University, Wales) und Manuel Ferrer (ICP) hätten unter anderem die Kontrollexperimente nur unzureichend durchgeführt. Die Ergebnisse hätten so nicht publiziert werden dürfen, so das Fazit der Ethikkommission.
Auch am HZI hat sich eine Kommission mit dem „Reactome Array“ beschäftigt. Am 11. August will dieses Gremium unter der Leitung von Ronald Frank ein offizielles Statement angeben.
Marine Mikroben sorgen für Phosphat-Umbau
Bremer Mikrobiologen haben aufgedeckt, warum Bakterien am Meeresboden eine Schlüsselrolle bei der Bildung phosphorhaltiger Mineralien zukommt.
Um in sauerstoffarmen Notzeiten zu überleben, speichern sogenannte Schwefelbakterien offenbar lange, phosphorhaltige Molekülketten und legen so einen Energievorrat an.
Wird der gespeicherte Phosphor in Hungerzeiten wieder umgewandelt, dann bilden sich im Sediment des Meeresbodens daraus Mineralien. Damit gelang Wissenschaftlern des Zentrums für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen (MARUM) der Nachweis, dass die Mikroben den Kreislauf des wichtigen Nährstoffs im Meer entscheidend beeinflussen. Zusammen mit Kollegen des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie und der Universität Stockholm berichten die Forscher in der Fachzeitschrift Nature Geoscience (2010, Bd. 3, S. 557 - 561).
Phosphor ist ein wichtiger Nährstoff für alle Lebewesen. Phosphorverbindungen spielen eine entscheidende Rolle beim Aufbau von Zellen sowie beim Informations- und Energietransfer innerhalb einer Zelle. Im Meerwasser kommt das Element Phosphor als Phosphat vor. Es wird durch Flüsse oder gebunden an Staubpartikel in die Ozeane eingetragen und diesen durch die Bildung phosphorhaltiger Minerale im Meeresgrund wieder entzogen. Seit einigen Jahren vermuten Forscher, dass Bakterien eine Rolle bei dem Prozess der Mineralienbildung spielen könnten.
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Förderbeispiel: Zurück in die Zukunft: Bioabfälle in den Tank |
Mit ihren Versuchen konnten Forscher um Tobias Goldhammer nun aufdecken, dass Schwefelbakterien, die in den oberen Zentimetern des Meeresbodens leben, mehr Phosphat aufnehmen als sie eigentlich benötigen. Für die Untersuchungen verwendeten sie Sedimentproben aus einem Gebiet vor der namibischen Küste, das durch seinen hohen Nährstoffgehalt als eines der produktivsten Meeresgebiete der Welt gilt. „In diesen Auftriebsgebieten wird extrem viel organisches Material gebildet, das zum Meeresboden absinkt und von Bakterien zersetzt wird. Dabei verbrauchen sie soviel Sauerstoff, dass die Wasserschicht direkt über dem Meeresboden zeitweise sauerstofffrei ist“, erläutert Projektleiter Matthias Zabel, ebenfalls vom Bremer MARUM. Um für diese sauerstoffarmen Zeiten vorzusorgen, speichern die Bakterien Energie, indem sie lange, phosphorhaltige Molekülketten herstellen. Wenn sie das Phosphat wieder von den Ketten abspalten, wird die gespeicherte Energie freigesetzt. Das abgespaltene Phosphat geben die Bakterien an das Sediment ab, wo es mit Kalzium das Mineral Apatit bildet. Mittels radioaktiv markierter Phosphatmoleküle haben die Forscher diese Stoffwechselpfade sichtbar gemacht. „Die Schwefelbakterien wirken als Ökosystem-Ingenieure, indem sie dem System Phosphat in großen Mengen entziehen und es so in Balance halten“, so Tobias Goldhammer.
BMBF-Förderinitiative gegen Gefahrstoffe im Wasser
Das Bundesforschungsministerium sucht nach neuen Lösungen im Kampf gegen Schadstoffe und Krankheitskeime im Wasser.
Deshalb hat das BMBF die Förderinitiative „Risikomanagement von neuen Schadstoffen und Krankheitserregern im Wasserkreislauf“ aufgelegt. Molekularbiologische Methoden sind ein Kernelement der Strategie.
Ziel der Förderung soll es sein, anwendungsorientierte Technologien und Managementkonzepte zu entwickeln, die gesundheitliche, ökonomische, wirtschaftliche und soziale Gesichtspunkte der Problematik berücksichtigen. Der neue Förderschwerpunkt soll einen Beitrag leisten, die Risiken zu erkennen (Risikocharakterisierung), Technologien und Strategien zu ihrer Vermeidung zu entwickeln sowie Bildungs- und Kommunikationsmaßnahmen für die Etablierung eines effektiven Risikomanagements zu erarbeiten. Seit einigen Jahren werden neben Schadstoffen wie PCBs oder Dioxine auch viele neuere Stoffe mit Umweltrelevanz in Kläranlagen und Fließgewässern nachgewiesen. Es handelt sich dabei um Arzneimittel, Hormone, Sonnenschutzmittel, Waschmittelinhaltsstoffe wie Komplexbildner, Tenside oder Nanopartikel aller Art. Sie werden zu den anthropogenen Spurenstoffen gezählt.
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Neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass viele von ihnen schlecht abbaubar sind und sie sich dadurch in der Natur anreichern. Durch die klassischen Verfahren der Abwasserreinigung werden sie in den gefundenen Konzentrationen kaum abgebaut, so dass sie nahezu ungehindert in das Trinkwasser gelangen können. Eine ähnliche Situation besteht bei Krankheitserregern. In den letzten beiden Jahrzehnten wurden Keime in der Umwelt und im Trinkwasser entdeckt, die zu nicht unerheblichen Krankheitsausbrüchen oder sporadischen Infektionen führten und mit den klassischen Strategien der Trinkwasserhygiene kaum zu kontrollieren waren. Auch das Muster des Auftretens bekannter Krankheitserreger, wie etwa Noroviren, verändert sich sowohl durch den Wandel des Klimas als auch der demografischen Verhältnisse.Die zunehmende Anwendung molekularbiologischer Methoden spielt hier eine wichtige Rolle, um das Auftreten und die Dynamik solcher Erreger zu erfassen und unter Kontrolle zu bringen. So sollen in der nun gestarteten BMBF-Förderinitiative im Themenfeld „Risikocharakterisierung“ auch Forschungsansätze gefördert werden, die Methoden der Umweltbiotechnologie einschließen. So etwa molekulare Nachweismethoden zum Aufspüren hygienisch relevanter Mikroorganismen. Antragsteller aus Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen sowie kleinere und mittlere Unternehmen können bis zum 15. Oktober 2010 ihre Projektskizzen beim Projektträger im Karlsruher Institut für Technologie (KIT) einreichen (Ansprechpartnerin: Dr. Verena Höckele).
Mehr Informationen beim BMBF: hier klicken
Superklebstoff aus Meereskrebsen
Meereskrebse stellen einen Superkleber her, der künftig in synthetischer Form in der Medizin, Industrie und Technik eingesetzt werden soll.
Das ist die Idee von Wissenschaftlern aus Bremen, Wien und aus Irland, die sich zu einem gemeinsamen Forschungsprojekt zusammengeschlossen haben.
Sie untersuchen die „gestielte Meereichel“ Dosima fascicularis, die sich mit klebrigen Substanzen beispielsweise an Felsen, Bojen oder auch Schiffen festsetzt. Mit dem tierischen Superkleber verankern sich die marinen Krebse an nahezu allen Flächen - eine Fähigkeit, die sich der Mensch zu Nutze machen könnte. Die Forscher um Waltraud Klepal von der Fakultät für Lebenswissenschaften der Universität Wien nehmen nun mit Kollegen vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung in Bremen die Entstehung und die Zusammensetzung des Klebstoffs dieser Meerestiere genau unter die Lupe,. Im Fokus der Forscher stehen die Drüsen der Krebse, die den Klebstoff produzieren, der von den Forschern auch als Zement bezeichnet wird. „Der weiche Zement erhärtet, sobald er nach außen gelangt“, sagt Projektmitarbeiterin Vanessa Zheden. Nicht viele Klebstoffe sind bekannt, die im Wasser aushärten.
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Warum der Zement diese Eigenschaft besitzt, ist deshalb eine zentrale Frage des Projekts. Sobald die genaue Zusammensetzung des natürlichen Klebstoffs bekannt ist, könnte er auf synthetischem Weg hergestellt werden. Neben der Zahnheilkunde sehen die Forscher viele weitere Anwendungsmöglichkeiten in der Medizin: „Der Klebstoff könnte bei der Behandlung von Schnittwunden die Nähte oder bei Knochenbrüchen Nägel und Schrauben ersetzen“, sagt Klepal. Da der Klebstoff besonders widerstandsfähig, elastisch und komprimierbar ist, könnte er auch in Industrie und Technik, beispielsweise für Unterwasserkonstruktionen zum Einsatz kommen.
Während die Wissenschaftler in Wien den Körperbau der Krebse und die Zusammensetzung des Klebstoffs erforschen, untersuchen die Kooperationspartner am Fraunhofer-Institut in Bremen und an der National University of Ireland die biochemischen Eigenschaften des Superklebers.