US-Forscher lassen künstliche Rattenpfote wachsen

Durchbruch in der Transplantationsmedizin – Forscher lassen bald Gliedmaßen künstlich wachsen. Arme und Beine züchten in der Retorte? Das gibt es nur in Science-Fiction-Romanen. Einem Forscherteam ist es jetzt aber gelungen, die Pfote einer Ratte wachsen zu lassen. Der erste Schritt zu Science-Fiction?

kuenstliche rattenpfote_futureclick
Das Foto zeigt eine künstliche Rattenpfote, die ein US-Forscherteam in einem Nährmedium wachsen lassen hat.

Eine von einem amerikanischen Forscherteam künstlich erzeugte Rattenpfote hat Hoffnungen auf Hilfe für Menschen mit abgetrennten Gliedmaßen geweckt. „Ich hoffe, dass in vielleicht zehn Jahren Menschen einen konkreten Nutzen haben werden“, sagte Forschungsleiter Harald Ott vom Massachusetts General Hospital (MGH) in Boston der Deutschen Presse-Agentur. Das Team des Österreichers hatte in einem Nährmedium die Pfote wachsen lassen, die ein funktionierendes Gefäß- und Muskelgewebe habe.

„Wir haben die Pfote einer toten Ratte von allen Zellen befreit, so dass sie keinerlei Zellen mehr enthielt“, sagte Ott. „Dann haben wir sie mit lebenden Zellen quasi besiedelt.“ Das Ergebnis sei eine im Wesentlichen funktionierende Gliedmaße gewesen. „Wir haben auch den Unterarm eines Pavians von Zellen befreit und so nachgewiesen, dass die Methode grundsätzlich auch bei Primaten angewendet werden kann.“ Ott rechnet mit einer Anwendung in der Humanmedizin in etwa zehn Jahren. „Dann wird man nicht gleich einen Unterarm wachsen lassen, aber vielleicht Muskeln.“

Die Forscher hatten mit einem Lösungsmittel in einem tagelangen Prozess alle lebenden Zellen von der amputierten Pfote einer Ratte gelöst. Nur die Grundstrukturen seien erhalten geblieben. Dann hätten sie die einzelnen Teile wieder mit lebenden Zellen eines anderen Tieres besetzt. In den folgenden Tagen seien die einzelnen Gewebe wie Muskeln und Adern wieder herangewachsen. Bei den Muskeln sei das Zellwachstum zusätzlich durch elektrische Stimulation angeregt worden. Insgesamt dauerte der Wiederbesiedlungsprozess demnach zwei Wochen.

Der große Vorteil des Verfahrens ist, dass die Immunreaktion nach einer Transplantation weit geringer ausfiele, weil das transplantierte Organ ja mit den eigenen Zellen besiedelt wurde. Funktionstests hätten gezeigt, dass die Muskeln der künstlichen Pfote auf elektrische Anregung mit Kontraktionen reagierten, erläuterten die Forscher. Ihre Kraft habe etwa 80 Prozent der von Muskeln einer neugeborenen Ratte erreicht.

Nach der selben Methode – Entfernung aller Zellen eines Spenderorgans und Besiedelung mit lebenden Zellen – seien schon Nieren, Lebern, Herzen und Lungen von Tieren geschaffen worden. Gliedmaßen seien aber viel komplexer. In einem weiteren Versuch seien bei einem Unterarm eines Pavians alle Zellen entfernt und mit der Neubesiedlung begonnen worden, ergänzte Otts Team. Die bisherigen Ergebnisse nährten zwar die Hoffnung, so irgendwann auch beim Menschen Gliedmaßen ersetzen zu können. Der Aufbau der Nerven bleibe aber eine große Herausforderung.

Den Medizinern zufolge leben allein in den USA mehr als 1,5 Millionen Menschen mit fehlenden Gliedmaßen. Trotz großer Fortschritte bei den Prothesen sei dies eine Belastung für das tägliche Leben und nicht zuletzt das Empfinden. „Die komplexe Natur unserer Gliedmaßen macht es zu einer großen Herausforderung, sie zu ersetzen“, so Ott. „Sie bestehen aus Muskeln, Knochen, Knorpel, Sehnen, Bändern und Nerven – alles muss aufgebaut werden und alles bedarf einer bestimmten Grundstruktur.“ Sein Team habe nun bewiesen, dass diese Struktur erhalten und mit neuem Gewebe versehen werden kann.

Wirklich neu sei der Ansatz nicht, sagte Raymund Horch, Direktor der Plastisch- und Handchirurgischen Klinik am Universitätsklinikum Erlangen. Eine solche Dezellularisierung und Repopularisierung sei auch schon mit anderen Geweben wie Herz und Trachea gemacht worden, habe aber bisher dennoch keinen Einzug in die klinische Anwendung gefunden.

„Es ist aber ein interessanter Ansatz, weil man letztlich doch die Natur braucht, um ein optimales Stützgerüst zu haben, welches dann durch Dezellularisieren wieder lebendig gemacht werden soll“, so Horch. „Das eigentliche Anliegen, nämlich einmal ganze Organe zu züchten, wird damit nicht wirklich gelöst.“ Selbst wenn bei dem Ansatz künftig einmal alles gut funktionieren sollte, werde immer noch ein Spenderorgan benötigt. „Das ist aber das Problem bei der initialen Idee des Tissue Engineering gewesen: Man wollte eben gerade den Mangel an Spenderorganen umgehen.“

via: www.rp-online.de/

Veränderte Hefe als Drogenfabrik – Opiate lassen sich aus Zucker produzieren

Morphin, Codein und andere Schlafmohn-Substanzen lassen sich aus Mikroorganismen gewinnen. Mit Hefe haben Forscher erstmals die Grundsubstanz für Opiate hergestellt. Ein Durchbruch für die Pharma-Industrie, mit einer Schattenseite: die Drogenproduktion könnte davon profitieren.

– Genveränderte Hefe kann Opiate aus Zucker produzieren
– Studie aus den USA als bahnbrechend eingestuft
– Staatliche Kontrolle von Hefestämmen gefordert

Opiate und andere Schlafmohn-Bestandteile lassen sich künftig industriell von Mikroorganismen aus Zucker herstellen. Mit eingeschleusten Enzymen haben amerikanische Forscher Bierhefe (Saccharomyces cerevisiae) dazu gebracht, aus Glukose die Schlafmohn-Substanz Reticulin zu produzieren. Sie ist der Vorläufer vieler Opiate und anderer Arzneien.

148d640099337fe2
Schlafmohn lässt sich bald aus Mikroorganismen gewinnen

Nun sei die biotechnologische Herstellung solcher Stoffe nur noch eine Frage der Zeit, schreibt das Team um John Dueber von der Universität von Kalifornien in Berkeley im Fachblatt „Nature Chemical Biology“. Dies erleichtere die illegale Produktion vieler Drogen, mahnen Experten in einem Kommentar und fordern eine staatliche Kontrolle solcher Hefestämme.

Schlafmohn-Bestandteil aus Glukose-Abkömmling

Die Wissenschaftler suchten einen Weg, so genannte Benzylisochinoline (BIAs) von Mikroorganismen herstellen zu lassen. Zu diesen Stoffen im Schlafmohn (Papaver somniferum) zählen neben Opiaten wie Morphin oder Codein auch Antibiotika, der krampflösende Wirkstoff Papaverin oder Krebsmittel. Indem die Wissenschaftler die Hefe mit Enzymen etwa der Zuckerrübe (Beta vulgaris) ausstatteten, erzeugten sie aus einem Glukose-Abkömmling den Schlafmohn-Bestandteil Reticulin. Die weiteren Schritte – zu Morphin oder anderen Substanzen – sind nach ihren Angaben eher Formsache.

Reticulin ist entscheidend

„Eigentlich will man bei der Fermentation die Hefe mit einer billigen Zuckerquelle füttern und sie alle weiteren chemischen Schritte machen lassen, um die Zielsubstanz zu gewinnen“, wird der Biotechnologe Dueber in einer Mitteilung seiner Universität zitiert. „Mit unserer Studie sind nun alle Schritte beschrieben, und es geht nur noch darum, sie zusammenzubringen und die Produktion aufzustocken.“

„Reticulin ist entscheidend, denn von da an sind die molekularen Schritte zur Herstellung von Codein und Morphin durch Hefe schon beschrieben“, sagt der Mikrobiologe Vincent Martin von der Concordia Universität in Montreal (Kanada).

Studie als bahnbrechend eingestuft

Pamela Peralta-Yahya vom Georgia Institute of Technology in Atlanta (US-Bundesstaat Georgia) wertet die Studie in einem „Nature“-Kommentar als bahnbrechend: „Diese Arbeit öffnet die Tür dazu, komplexe BIAs direkt aus Glukose herzustellen.“ Hefe sei der bevorzugte Wirtsorganismus für die Erzeugung pflanzlicher Wirkstoffe und eigne sich gut für die industrielle Produktion.

Allerdings dürfte das Produktionsverfahren Regulierungsbehörden vor neue Herausforderungen stellen, betonen die Forscher. Denn damit könne man Opiate oder andere rechtlich regulierte Stoffe schon in wenigen Jahren selbst erzeugen.

Markt lässt sich dezentralisieren

In einem weiteren „Nature“-Kommentar fordern drei Forscher eine staatliche Regulierung. Derzeit werde etwa Morphin noch aus Schlafmohn produziert, der illegal vor allem in Afghanistan, Mexiko, Laos und Myanmar angebaut werde, schreiben die Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology (MIT/USA) und der kanadischen Universität von Alberta in Edmonton.

Mit der neuen Technologie lasse sich der Markt dezentralisieren. „Prinzipiell könnte jeder mit Zugang zu dem Hefe-Stamm und Grundkenntnissen in Fermentierung mit einem Heimset zum Bierbrauen Morphin-produzierende Hefe kultivieren“, schreiben sie. Die Zahl von derzeit etwa 16 Millionen Menschen, die weltweit illegal Opiate konsumieren, könne mit leichterem Zugang und sinkenden Preisen steigen.

Die Kommentatoren fordern, die neuen Hefestämme zu überwachen und nur lizenzierten Forschern zur Verfügung zu stellen. Dueber hält das für schwierig: „Wenn das Wissen darum, wie man einen Opiat-produzierenden Stamm erzeugt, erst einmal da draußen ist, kann das theoretisch jeder mit Grundkenntnissen in Molekularbiologie machen.“

via: www.focus.de/wissen/

Ingwer tötet Krebszellen effektiver als eine Chemotherapie

Studie: Dieses Gewürz tötet Krebszellen effektiver als eine Chemotherapie. Die Zahl der Krebserkrankungen ist alarmierend. Allein in Deutschland erkranken jährlich über 500.000 Menschen an Krebs. Nun sagt ein schon Jahrtausende altes Gewürz den gängigen wissenschaftlichen Methoden gegen Krebs den Kampf an: Ingwer.

Die University of Michigan ist in einer Studie zu einem verblüffenden Ergebnis gekommen. Die Ingwerwurzel wirkt sehr erfolgreich gegen Eierstockkrebszellen – und das ganz ohne Nebenwirkungen.

ingwer-krebsterapie_Futureclick
Laut einer aktuellen Studie tötet Ingwer Krebszellen effektiver als eine Chemotherapie.

Das bedeutet nicht, dass Ingwer Krebs heilt. Hierbei handelt es sich um eine klinische Studie – welchen Einfluss Ingwer beim Menschen langfristig haben kann, muss erst noch untersucht werden.

Ingwer wird in der Medizin bereits lange gegen Entzündungen und Übelkeit eingesetzt. Aber die Ergebnisse aus Michigan, die erstmals bei der „American Association for Cancer Research“ vorgestellt wurden, zeigen, dass das Pulver auch erfolgreich Krebszellen abtöten kann.

Ingwer lässt Krebszellen gegen sich selbst kämpfen

Bei allen durchgeführten Tests starben die Krebszellen, die mit dem Pulver in Berührung gebracht wurden – die Wissenschaft nennt dieses Phänomen „Apoptose“. Zudem fingen die Krebszellen damit an, sich gegenseitig zu bekämpfen, was in der Medizin als „Autophagie“ bekannt ist. Es ist eine echte Sensation.

Die Forscher konnten in ihrer Studie auch Prostatakrebszellen bekämpfen, wie das „British Journal of Nutrition“ berichtet. Tierversuche haben gezeigt, dass Ingwer alle Prostata-Krebszellen tötet, während die gesunden Zellen übrig blieben. In einem Experiment konnten die Wissenschaftler beweisen, dass ein Tumor sich nur durch die Behandlung mit Ingwer um unglaubliche 56 Prozent verkleinert hat.

Hoffnung für Krebspatienten

Das könnte nicht nur das Leiden von Krebspatienten verringern und ihre Überlebenschancen steigern – es ist auch eine weitaus günstigere Behandlung als die Chemotherapie.

via: http://www.huffingtonpost.de/

Google Armband zur frühzeitigen Krebserkennung

Google arbeitet an Armband zur frühzeitigen Krebserkennung. Krebs ist in Deutschland nach Herz-Kreislauferkrankungen die zweithäufigste Todesursache. Durch eine frühzeitige Diagnose könnten viele Menschen gerettet werden. Google entwickelt nun ein Armband, mit dem eine frühzeitige Krebserkennung möglich sein soll.

Google Uhr Krebserkennung_Futureclick

Armband zur Krebserkennung

Nach Herz-Kreislauferkrankungen ist Krebs in Deutschland die zweithäufigste Todesursache. Im vorvergangenen Jahr erlagen ein Viertel aller hierzulande verstorbenen Personen einem Krebsleiden. Je früher die Diagnose Krebs gestellt wird, desto wahrscheinlicher ist der Heilungserfolg. Die Forschung beschäftigt sich beim Kampf gegen Krebs daher besonders damit, Mittel und Wege zu finden, um eine Erkrankung so früh wie möglich feststellen zu können. Auch Google beteiligt sich daran und ist Presseberichten zufolge dabei, ein Armband zur frühzeitigen Krebserkennung zu entwickeln.

Krebs stoppen sobald er auftaucht

Wie das Internetportal „elektroniknet.de“ berichtet, ist es eine Strategie in der Krebsforschung, an der Erkennung schädlicher Krebszellen im Frühstadium zu arbeiten. Das Ziel dieser Strategie sei, die Krankheit zu stoppen, sobald sie auftaucht. Dem Portal zufolge versucht ein Team in Googles Entwicklungsabteilung Google X in Kalifornien genau das und zwar auf eine besonders revolutionäre Art und Weise. So wollen die Wissenschaftler ein Armband entwickeln, das Krebszellen detektiert. Wie es heißt, wurde das Projekt bereits im Oktober 2014 angekündigt.

Pille mit Nanopartikeln

Laut dem Bericht sollen magnetische Nanopartikel in den Blutkreislauf gebracht werden. Das könnte dadurch geschehen, das die Patienten sich die Nanopartikel in Form einer Pille zuführen. Den Angaben zufolge sollen die Nanopartikel-Detektoren nur ein Tausendstel des Durchmessers eines roten Blutkörperchens groß sein und sich dank ihrer speziellen Oberfläche an Moleküle, Proteine und Zellen im Blut heften. Wie „elektroniknet.de“ schreibt, soll dann ein mit einem Magneten ausgestattetes Kontrollgerät – das Wearable-Armband – die Partikel anziehen und die Zusammensetzung des Blutes feststellen. Mit dieser Technik könnte das Armband verschiedene Arten von Krebszellen in einem extrem frühen Stadium aufspüren und den Träger baldmöglichst auf eine eventuelle Krankheit hinweisen.

Google Uhr Krebserkennung2_Futureclick

Methode in einem frühen Entwicklungsstadium

Auch ein drohender Herzinfarkt könnte mit der Methode möglicherweise erkannt werden, schreibt die englische Zeitung „Independent“. Die Forscher sind inzwischen dabei, ein künstliches Paar Arme aus einer Mischung künstlicher Haut und echter menschlicher Haut zu konstruieren. Die Modell-Arme werden laut dem Internetportal unter anderem dazu benötigt, verschiedene Hauttypen zu untersuchen. So geht man zum Beispiel davon aus, dass das Detektorsystem mit verschiedenen Hautfarben und Hautdicken unterschiedlich gut funktioniert. Die Methode ist noch in einem sehr frühen Stadium der Entwicklung und es wird wohl noch Jahre dauern, bis das Produkt marktreif sein wird.

via: http://www.heilpraxisnet.de/naturheilpraxis/

Wundermittel Cannabis: Hanf zerstört Krebs

Neue Mechanismen der Anti-Krebs-Wirkung in der Hanfpflanze entdeckt. Forschern der Universität Rostock konnten durch Experimente beweisen, dass spezifische Inhaltsstoffe der Hanfpflanze Krebszellen zerstören können. Die Pharmakologen berichten über ihre Forschungsarbeiten Fachzeitschrift „Biochemical Pharmacology“. Darin beschreiben sie, wie gewonnene Cannabinoide die Zerstörung der Tumorzellen anregen, weil sie ein Protein mit der Bezeichnung „ICAM-1“ auf der Oberfläche von Krebszellen bilden. Die wissenschaftlichen Arbeiten könnten in der perspektivischen Behandlung von Krebs hilfreich sein.

[Read more…]

Beeren töten Krebs in Minuten

Brisbane. Australische Forscher haben eine Regenwaldfrucht entdeckt, die bei Tierversuchen 75 Prozent von Tumoren abtötete. Die Effekte sind bereits innerhalb von Minuten sichtbar – bisher jedoch nur bei Tieren.

Blushwood tree_Futureclick
Frucht des Blushwood Tree. Foto: QIMR/ Berghofer Medical Research Institute

Die Regenwaldfrucht Fontainea picrosperma, auch Fountains Blushwood genannt, wird von einheimischen Tieren im Norden Australiens gerne gefressen. Nicht jedoch deren Kerne. Die spucken die Tiere wieder aus. Dies hat die Aufmerksamkeit eines Botanikers erregt. Also untersuchten Wissenschaftler den Samen und entwickelten mit Hilfe des QIMR Berghofer Medical Research Instituts in Brisbane das Präparat EBC-46.

EBC-46 wurde im Rahmen einer achtjährigen Studie 300 Tieren, darunter Mäusen, Katzen, Hunde und Pferde gespritzt. Drei Viertel aller zuvor injizierten Tumore verschwanden und sind bis heute nicht zurückgekommen.

„Sobald wir die Tumore damit injiziert haben, haben sie sich innerhalb von nur fünf Minuten lila gefärbt, innerhalb von zwei Stunden waren sie noch dunkler und am folgenden Tag schwarz“, sagte Glen Boyle, der die Studie am QIMR Berghofer Medical Research Institut leitete. „In den nächsten Tagen bildete sich eine Kruste und nach einer Woche fiel der Tumor ab.“ Dadurch, dass das Präparat gespritzt werden muss, beschränkt es sich auf Krebsarten wie Brust-, Darm-, Prostata- und Hautkrebs oder Tumore im Kopf- und Halsbereich.

Krebserkrankungen, die bereits Metastasen gestreut haben, sind nicht behandelbar. „Im Moment können wir das Präparat nur als Injektion verabreichen, da es die Tumorzellen abtötet, die Blutversorgung zum Tumor abschneidet und hilft, das Immunsystem zu aktivieren“, sagte Boyle. „Vor allem wegen letzterem müssen wir es lokal verabreichen, da es ansonsten andere negative Nebenwirkungen haben könnte.“

Am meisten erstaunte den Wissenschaftler jedoch, mit welcher Geschwindigkeit das Extrakt der Regenwaldfrucht Tumore abtötet. „Sichtbare Veränderungen gibt es bereits nach fünf Minuten.“ Normalerweise zeige eine Tumorbehandlung erst nach mehreren Wochen Erfolge. EBC-46 wirke jedoch extrem schnell, erklärte der australische Wissenschaftler.

Nachdem die Tierversuche mit erstaunlichen Erfolgen von 75-prozentiger Heilung abgeschlossen wurden, sollen in den kommenden Monaten nun die ersten klinischen Studien am Menschen folgen. Die Zulassung für die Phase I klinischer Studien wurde bereits erteilt. Nun soll der Wirkstoff an wenigen, etwa 10 bis 30 Freiwilligen getestet werden.

Eine weitere Gruppe Wissenschaftler beschäftigt sich zur gleichen Zeit mit der Pflanze, von der das neue Heilmittel stammt, dem „Blushwood Tree“, der nur in manchen Regenwaldregionen im Norden Australiens vorkommt. Diese Gruppe soll untersuchen, unter welchen Bedingungen der Baum genau wächst und ob er vielleicht kommerziell angebaut werden könnte.

Obwohl Glen Boyle optimistisch ist, dass seine „Wunderfrucht“ auch beim Menschen effektiv sein wird, sieht er das neue Präparat nicht als Ersatz für eine Chemotherapie oder für Operationen. „Das Produkt kann aber eine zusätzliche Behandlungsmethode sein und beispielsweise bei Menschen zum Einsatz kommen, bei denen andere Therapien nicht geholfen haben oder bei älteren Menschen, die zu schwach für eine weitere Runde Chemotherapie sind.“

Der Weg zum Medikament

Wirkstoff Bei dem aus dem australischen Blushwood Tree gewonnenen EBC-46 handelt es sich um einen neuen Wirkstoff aus der Gruppe der Diterpen-Ester. Er kann die so genannte Proteinkinase aktivieren, ein Signaleiweiß in der Zelle, das die Zellteilung und das Zellwachstum beeinflusst.

Lange Strecke Dr. Susanne Weg-Remers, Leiterin des Krebsinformationsdienstes in Heidelberg nennt die Anti-Krebs-Effekte des australischen Mittels EBC-46 im Mausmodell „vielversprechend“. Allerdings seien die Ergebnisse nicht ohne weiteres auf den Menschen übertragbar. Vor einem Einsatz zur Behandlung von Patienten müssen mit EBC-46 zunächst Studien bei Menschen erfolgen. Die klinische Arzneimittelprüfung dauert etwa neun Jahre.

Studienphasen Unterschieden werden die Studienphasen I bis IV: In den Phasen I und II steht das Bestimmen der geeigneten Dosierung und der Verträglichkeit einer neuen Substanz im Vordergrund sowie die Definition der Krankheitsbilder, die ein Ansprechen auf die Therapieform zeigen. In den Phase-III-Studien wird die Wirksamkeit der Therapie bei bestimmten Erkrankungen geprüft. In der Regel vergleicht man mit der Standardtherapie oder einem Scheinmedikament (Plazebo). Ein zufällig ausgewählter Teil der Patienten erhält die neue Therapie, der andere Teil die bereits etablierte oder das Plazebo (so genannte randomisierte Studie). Unter Phase IV der klinischen Prüfung versteht man die Studien nach der Einführung des Mittels in den klinischen Alltag.

via: www.swp.de/

Verjüngungseffekt nachgewiesen Junges Blut macht alte Mäuse wieder fit


Junges Blut macht alte Mäuse fit – funktioniert das auch bei Menschen?

In einem Experiment wird alten Mäusen junges Blut injiziert, mit spektakulärem Erfolg: Dank eines Proteins sind die Tiere fitter und jünger. Schon bald könnte der Effekt an Menschen getestet werden. Die Forscher warnen allerdings bereits vor einem Vampirkult.

Forscher stellten am Sonntag drei unterschiedliche Studien zum Verjüngungseffekt von Blut vor. In den Experimenten wurde alten Mäusen das Blut von jungen Artgenossen injiziert – mit überraschenden Effekten: Wie „The Boston Globe“ berichtet, hatte die Therapie positive Effekte auf die Muskeln und das Gehirn der Versuchstiere.

Forscher an der Harvard Universität hatten im Blut junger Tiere ein Protein nachgewiesen, das bei Übertragung auf ältere Mäuse dazu führte, dass sie durch eine Verküngung der Muskeln längere Leistungen im Laufrad bringen konnten. Ein weiteres Forscherteam an der University of California entdeckte einen positiven Effekt auf das Hirn der Tiere. „Das sind genau die beiden Bereiche, die den Menschen beim Altern am meisten Angst machen: Der Verlust der mentalen Fähigkeiten und der unabhängigen Motorik“, erklärt Amy Wagers von der Harvard Universität.

Forscher warnen vor Blut-Hype und Vampirkult

Dem „Boston Globe“ erklärt Wagers, dass sich das betreffende Protein auch in menschlichem Blut nachweisen lässt – ein erfolgreicher Test an Menschen könnte also möglich sein. Andere Forscher kritisieren diesen Schluss: Die simple Funktionsweise bei Mäusen könne nicht ohne weiteres auf den Menschen übertragen werden. Außerdem warnen sie vor einem Blut-Hype und Vampirkult, der sich in der Hoffnung auf Verjüngung entwickeln könnte.

via: http://www.focus.de/wissen/

Künstliches Leben: Forscher erschaffen Chromosom

Sensation mit Hefe. Sieben Jahre dauerte es, jetzt haben Forscher ein synthetisches Hefe-Chromosom konstruiert – von seinem natürlichen Vorbild kaum zu unterscheiden. Es ist ein Durchbruch auf dem Weg zu komplexen künstlichen Lebewesen, denn bisher wurden nur Bakterien nachgebaut.

Chromosomen tragen die Erbinformationen von Lebewesen – Wissenschaftlern ist es nun gelungen, eine solche Struktur aus der Bäckerhefe künstlich nachzubauen. Das Designer-Chromosom sei voll funktionsfähig, Hefezellen mit ihm unterschieden sich nicht von natürlichen Hefezellen, berichten die Forscher im Fachblatt „Science“. Ziel der Methode sei es, künftig gezielt Lebewesen zu entwerfen, die bestimmte Kraftstoffe, Arzneimittel oder andere Substanzen herstellen.

Als Chromosomen werden die Strukturen in den Zellen bezeichnet, die die Gene – die Erbinformationen – des jeweiligen Lebewesens enthalten. Menschen haben 23 Chromosomen-Paare, die gewöhnliche Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae) hat 16. Dank der raschen technologischen Fortschritte und der sinkenden Kosten bei der Synthese von DNA haben Wissenschaftler in den vergangenen Jahren bereits einige bakterielle Chromosomen und Erbgut von Viren im Labor nachgebaut.

Mit dem Chromosom der Hefe sei nun erstmals ein Chromosom eines sogenannten eukaryotischen Lebewesens synthetisch hergestellt worden, schreiben die Forscher. Unter diesem Begriff werden Lebewesen mit einem Zellkern in den Zellen zusammengefasst – etwa Pflanzen, Tiere oder Pilze. Sie werden in der Biologie von den Prokaryoten unterschieden, zu denen Bakterien und Archaebakterien gehören.

Konstruktion des Genoms dauerte sieben Jahre

Das Forscherteam um Jef De Boeke von der Johns Hopkins University in Baltimore baute das Chromosom III der Hefe nach, das drittkleinste der 16 Chromosomen. Die Abfolge seiner Bausteine – insgesamt besteht es aus mehr als 316 000 solchen Basenpaaren – ist bereits seit über 20 Jahren bekannt.

Die Forscher entfernten zunächst im Computer aus dieser Sequenz alle überflüssigen oder sich wiederholenden Abschnitte. Sie fügten aber auch einige Basenpaare zu der ursprünglichen Abfolge hinzu. Diese dienten als Markierung oder dazu, bestimmte Gene später zu löschen oder zu verändern. Anschließend machten sie sich daran, das Chromosom basierend auf dieser Sequenz zu synthetisieren. Die gesamte Konstruktion dauerte sieben Jahre.

Genom-Veränderungen sind ein „Glücksspiel“

Das fertige „snyIII“ ist mit gut 272 000 Bausteinen etwas kleiner als sein natürliches Gegenstück. Es funktioniert allerdings offenbar genauso: Hefezellen mit dem synthetischen Chromosom unterschieden sich nicht von den rein natürlichen Vorbildern. “ Wenn man das Genom verändert, ist das ein Glücksspiel. Eine falsche Veränderung und die Zelle stirbt“, sagte De Boeke. „Wir haben über 50 000 Veränderungen in dem Chromosom vorgenommen, und unsere Hefe lebt immer noch. Das ist bemerkenswert.“

In weiteren Versuchen testeten die Wissenschaftler, welche der Gene unter bestimmten Bedingungen für das Überleben der Hefe notwendig sind. Dies gehört zu den Grundfragen beim Nachbau von Lebewesen in der synthetischen Biologie. „Rasche Fortschritte in der synthetischen Biologie in Kombination mit den sinkenden Kosten der DNA-Synthese lassen es bald möglich erscheinen, neue eukaryotische Genome – inklusive Genome von Pflanzen und Tieren – mit synthetischen Chromosomen zu bauen“, schreiben die Wissenschaftler.

via: http://www.focus.de/wissen/natur/

Forscher erzeugen Hirnzellen aus Urin

Stammzellen. Die Idee, aus Abfall wertvolle Materialien zu gewinnen, findet Einzug in die Medizin: Chinesische Forscher haben Zellen aus menschlichem Urin in Hirnzellen umgewandelt. Das könnte einmal bei der Therapie von Krankheiten wie Parkinson helfen.

Stammzellen könnten künftig bei der Therapie diverser Krankheiten zum Einsatz kommen, etwa Parkinson und Alzheimer. Und bereits für die Erforschung möglicher Therapien ist es nötig, mit solchen Zellen zu arbeiten. Chinesische Forscher berichten im Fachmagazin „Nature Methods“ von einer ungewöhnlich klingenden Methode Nervenstammzellen zu gewinnen: Sie nutzen als Ausgangsstoff Urin.


Neurale Progenitorzellen: Die Vorläufer von Hirnzellen wurden aus Urin gewonnen

Menschliche embryonale Stammzellen sind mit einem ethischen Dilemma behaftet – um sie herzustellen, müssen frühe menschliche Embryonen zerstört werden. Sogenannte induziert pluripotente Stammzellen (iPS) lösen das Problem. Forscher erzeugen diese Zellen aus Körperzellen eines Patienten, indem sie die Zellen im Labor in ein frühes Stadium zurückversetzen. Für seine Pionierarbeit auf dem Gebiet der Zellprogrammierung erhielt der japanische Forscher Shinya Yamanaka in diesem Jahr den Medizin-Nobelpreis.
Bisher nutzen Forscher meist Haut- oder Blutzellen als Ausgangsmaterial. Das chinesische Wissenschaftlerteam um Duanqing Pei vom Institut für Biomedizin und Gesundheit in Guangzhou hat jedoch Urin als Rohstoff herangezogen – der kann noch einfacher von Patienten gewonnen werden, als Haut- oder Blutproben.

Stammzellen werden berechenbarer

In einem früheren Experiment war es dem Team bereits gelungen, aus Urin entnommene Nierenzellen in iPS-Zellen umzuwandeln. Allerdings mussten die Forscher dazu eine vergleichsweise aggressive Methode heranziehen: Sie verwendeten Retroviren, zu denen auch das HI-Virus zählt, um die erforderlichen Gene in die Nierenzellen einzuschleusen. Der Eingriff verändert das Erbgut der Zellen und macht sie weniger berechenbar – ein entscheidender Nachteil, der mit dem neuen Ansatz umgangen werden soll. Für die aktuelle Studie haben die Wissenschaftler eine Methode genutzt, bei der das Erbgut der Zelle nicht dauerhaft verändert wird.

So konnten sie in nur zwölf Tagen Zellen aus Urin gewinnen, die induzierten pluripotenten Stammzellen ähneln. Pei und seine Kollegen übertrugen die Zellen im Labor auf ein Wachstumsmedium und konnten beobachten, dass sich daraus funktionierende Neuronen entwickelten.

Zusätzlich transplantierten die Forscher die iPS-Zellen in die Gehirne neugeborener Ratten. Nach vier Wochen hatten die Zellen Form und molekulare Eigenschaften von Neuronen übernommen, ohne Tumoren zu bilden. Damit ist allerdings noch nicht geklärt, ob die reprogrammierten Zellen im lebenden Organismus auch die Aufgaben übernehmen, wie es andere Neuronen tun. Dies müsse in weiteren Studien geprüft werden, schreiben die Autoren.

via: http://www.spiegel.de/wissenschaft/medizin/

Zellspritze lässt gelähmte Hunde wieder laufen

Rückenmarksverletzungen. Substanzen aus der Nasenschleimhaut könnten helfen, Verletzungen des Rückenmarks zu heilen – sie sollen die Gesundung von Zellen ankurbeln. Im Versuch mit gelähmten Hunden hat sich die Technik bewährt, ein Allheilmittel ist die Methode aber nicht. Jasper läuft wieder. Für May Hay, die Besitzerin des Dackels, ist es ein Wunder: „Vor dem Versuch konnte er überhaupt nicht gehen. Jetzt sprintet er wieder ums Haus und hält mit unseren anderen beiden Hunden mit. Es ist wie Magie“, schwärmt die Britin.


Hund mit gelähmten Hinterbeinen: Neue Therapie an Vierbeinern erprobt

Jasper ist einer von 23 querschnittgelähmten Hunden, denen in einem Experiment bestimmte Zellen ins Rückenmark gespritzt wurden. Weitere elf Hunde bekamen zwar ebenfalls die Spritzen, jedoch wurde ihnen nur eine winzige Menge Flüssigkeit ohne jegliche Zellen injiziert. Sie dienten als Placebo-Gruppe. Zudem wussten weder die Besitzer noch die Forscher, die in den folgenden Monaten die Lauffähigkeit der Hunde bewerteten, welches Tier Zellen erhalten hatte und welches nur Flüssigkeit. Das sollte gewährleisten, dass die Ergebnisse nicht durch die Erwartungshaltungen von Wissenschaftlern oder Besitzern verzerrt werden.

Im Fachmagazin „Brain“ berichtet das britische Forscherteam vom Erfolg der Methode – aber vor allem von ihren Grenzen. Nicolas Granger von der University of Cambridge und seine Kollegen wollten mit dem Versuch klären, ob sich die Methode, die in der Grundlagenforschung an Labortieren vielversprechende Ergebnissen lieferte, auch tatsächlich für einen späteren Einsatz beim Menschen eignen könnte. Das Fazit: Wenn, dann taugt die Methode nur in Kombination mit anderen Eingriffen.

Die Haustiere litten mindestens drei Monate an der Lähmung

Die Hunde waren allesamt Haustiere, die seit mindestens drei Monaten an einer Lähmung der Hinterbeine litten. Das entspricht nach Angaben der Forscher bei Menschen einer Spanne von einem Jahr, das seit der Verletzung verstrichen ist. Viele der teilnehmenden Hunde waren Dackel, da diese relativ häufig eine Lähmung entwickeln – schon eine verrutschte Bandscheibe kann eine solche auslösen.

Zuerst entnahmen die Forscher den Tieren ein Stückchen Nasenschleimhaut. Im Labor reinigten sie diese auf, so dass im Wesentlichen ein Zelltyp übrigblieb, die sogenannten olfaktorischen Hüllzellen. Diese Nervenzellen sind dafür bekannt, dass sie sich gut regenerieren können – ganz im Gegensatz zum Rückenmark.

Nachdem sie den Hunden die Zellen – beziehungsweise nur die Flüssigkeit – gespritzt hatten, maßen sie im folgenden halben Jahr einmal pro Monat, wie gut die Tiere beim Gehen Vorder- und Hinterbeine koordinieren konnten. Dazu stellten sie die Vierbeiner bei verschiedenen Geschwindigkeiten auf ein Laufband. Hier zeigte sich bei den Hunden, die die Zellspritze bekommen hatten, eine stärkere Verbesserung als bei der Placebo-Gruppe.

Zusätzlich ermittelten die Forscher beim größeren Teil der Tiere, ob diese ihre Blase besser unter Kontrolle hatten. Doch hier zeigte sich kein Unterschied zwischen Therapie- und Placebo-Gruppe.

Eine frühere Studie hatte schon gezeigt, dass die Methode an sich bei Hunden recht sicher ist. Als Nebenwirkungen verzeichneten die Forscher zwei Darmverschlüsse bei den Hunden, die die Zellspritze erhalten hatten. Je ein Hund aus der Therapie- und aus der Placebo-Gruppe litt direkt nach dem Eingriff deutlich unter Schmerzen. Vier Tiere – drei aus der Therapie-, einer aus der Placebo-Gruppe – starben während des Studienzeitraums. Diese Todesfälle standen jedoch nicht im Zusammenhang mit dem Eingriff, so die Forscher.

Als alleinige Therapie wohl nicht zu empfehlen

Wie wirkt die Zellspritze? Die Wissenschaftler vermuten, dass die Hüllzellen im Rückenmark dafür sorgen, dass lokal über kurze Strecken neue Nervenverbindungen entstehen. Dadurch würde sich dann die Signalweiterleitung über kurze Strecken verbessern – aber nicht die vom Gehirn zu zentralen Schaltstellen im Rückenmark.

Damit ist der potentielle Nutzen beim Menschen eingeschränkt. „Wir sind zuversichtlich, dass die Technik querschnittsgelähmten Patienten zumindest einen kleinen Teil der Bewegungsfähigkeit zurückgeben kann. Aber das ist weit davon entfernt, dass sie möglicherweise alle verlorenen Fähigkeiten wiederherstellt“, sagt Robin Franklin, der an dem Experiment beteiligt war.
Die Wissenschaftler erwähnen eine frühere Studie, laut der Querschnittsgelähmte nicht bloß hoffen, wieder gehen zu können. Sie wünschen sich ebenso stark, dass sie wieder sexuell so aktiv sein können wie vor der Lähmung und dass sie wieder kontinent sind. Das Hunde-Experiment deutet jedoch stark darauf hin, dass dies mit der Nasenzellen-Injektion nicht erreicht wird.

Die Forscher schließen daraus, dass die Zellspritze in Kombination mit anderen Methoden hilfreich sein könnte. Als alleinige Therapie bietet sie sich nach diesem Versuch vielleicht für Dackel an – aber nicht für Menschen.

via: http://www.spiegel.de/wissenschaft/medizin/