<a href=http://www.austrianova.com>Austrianova</a> konnte an Mausmodellen zeigen, dass das Bakteriophagen-Protein Holin menschliche Brusttumorzellen zerstört. Und das könnte neuen gentherapeutischen Ansätzen zur Behandlung verschiedenster solider Tumore den Weg weisen. <% image name="Phage" %><p>
Diese Experimente wurden durch die Zusammenarbeit mit Udo Bläsi vom Institut für Mikrobiologie und Genetik an der Universität Wien ermöglicht. Bläsi erforscht seit vielen Jahre Bakteriophagen sowie die Funktion des Proteins Holin. „Ausgehend von diesen Grundlagen wollten wir herausfinden, ob bestimmte Prozesse, die in einem von Phagen infizierten Bakterium ablaufen, auch auf menschliche Tumorzellen übertragbar sind“, erläutert Austrianova-Forscherin Christine Hohenadl.
Bakteriophagen vermehren sich im Inneren eines Bakteriums sehr rasch. Danach startet ein spezielles Gen die Produktion des Proteins Holin. Dieses löst in Zusammenwirkung mit einem zweiten Protein, dem Endolysin, die Zellwand des Bakteriums auf. Es entsteht eine Art „Loch“, durch das die neuen Viren freigesetzt werden, die wiederum weitere Bakterien infizieren. Die Bakterien-Zelle selbst stirbt dabei ab.
Um nachzuweisen, ob das Holin-Protein auch in menschlichen Zellen zelltoxische Auswirkungen zeigt, wurde das Phagen-Gen isoliert, das die Holin-Produktion auslöst. Dieses wurde in ein Plasmid integriert, welches die Herstellung des Holin-Proteins in der menschlichen Zelle ermöglicht. Um die Holin-Produktion exakt zu steuern, wurde auch ein „biochemischer Schalter“ eingebaut: Durch die Gabe eines Antibiotikums stellte sich dieser auf „on“ und löste die Holin-Produktion aus. Tatsächlich trat dadurch 48 bis 96 Stunden später bei den menschlichen Zellen der Zelltod ein.
Austrianova wollte wissen, ob Holin auch das Potenzial hat, menschliche Tumorzellen zu zerstören. Dafür injizierte man Mäusen menschliche Brusttumor-Zellen, die das Holin-Gen trugen, unter die Haut. Nachdem die Tumore auf entsprechende Größe angewachsen waren, erhielten die Mäuse über das Trinkwasser das Antibiotikum, das die Holin-Produktion auslöste. Und: Tatsächlich wuchsen dadurch die Tumore signifikant langsamer. Austrianova hat die Nutzung von Holin als Tumor-Therapeutikum bereits zum Patent eingereicht.
Bisherige Versuche zeigten, dass Holin eine einzelne, vorab speziell manipulierte Zelle erfolgreich zerstören kann. Stirbt diese Wirts-Zelle, so ist auch die Produktion von Holin nicht mehr möglich. In der Tumorbehandlung ist es aber besonders wichtig, dass eine Vielzahl schnell wachsender Tumorzellen massiv attackiert wird. Um Holin in der Krebsbehandlung effizient einsetzen zu können, benötigt man daher ein geeignetes Transportmittel, das kontinuierlich Holin-Gene in die Tumorzellen einbringt. Austrianovas ReCon-Technologie erlaubt diese kontinuierliche Produktion von Vektoren, die mit einem toxischen Gen ausgestattet sind.
<small> <b><u>Bakteriophagen</u></b> sind Viren, die Bakterien befallen. In der Gentechnik leisten sie wertvolle Dienste bei der Entwicklung von Vektoren und Promotoren für die rekombinante DNA, bei der Gen-Sequenzierung und bei der Herstellung von Gen- und Protein-Bibliotheken.
<b><u>Plasmide</u></b> sind ringförmige DNA-Moleküle, die fast ausschließlich in Bakterien vorkommen. Mithilfe isolierter Plasmide können mittels rekombinanter DNA-Technologien fremde Gene in menschliche Zellen eingeschleust und zur Funktion gebracht werden.
<b><u>ReCon</u></b>-Technologie meint ein neues Gentransport-System, das insbesondere bei der gezielten Tumorbehandlung zum Einsatz kommen soll. Es erlaubt die kontinuierliche Produktion von Genfähren, die mit einem toxischen Gen ausgestattet sind. Das Neue daran: Das Toxin produzierende Gen und jener Schalter (Promotor), der die Abgabe des Toxins in eine Krebszelle auslöst, sind vorerst im Vektor lokal voneinander getrennt. Erst, wenn der Virus-Vektor die Krebszelle infiziert, werden diese zusammengeführt und die Toxin-Produktion ausgelöst. Dieses System gewährt mehr Sicherheit und darüber hinaus bleiben dem Patienten die Nebenwirkungen eines zusätzlichen Medikamentes erspart. </small>Bakteriophagen-Protein zerstört Krebszellen
Synthetisches Molekül birgt Hoffnung für Diabetiker
Am Institut für Biochemie der RWTH Aachen wurde ein Molekül entwickelt, das zusammen mit Insulin Krankheitssymptome von Diabetikern abschwächen könnte.Aphrodite Kapurniotu entwickelte das neue, bifunktionale Molekül "IAPP-Mimetikum" und weckt damit Hoffnungen, einmal die Behandlung von Diabetikern mit Insulin unterstützen und Nebenwirkungen der Krankheit wesentlich abmildern zu können.
Die Biochemiker nahmen das schwerlösliche Bauchspeicheldrüsen-Hormon IAPP, das sich um den Zuckerstoffwechsel kümmert, unter die Lupe und entwarfen eine leicht veränderte Form. Das neue Molekül soll das natürliche Hormon nachahmen und trägt deshalb den Namen "IAPP-Mimetikum".
Das Molekül wirkt in zweifacher Hinsicht: Es ist einerseits biologisch aktiv wie natürliches IAPP und gleichzeitig viel löslicher, was eine medizinische Anwendung erlauben würde. Andererseits tritt es
mit dem körpereigenen IAPP in Interaktion. Dadurch wird ein Effekt verhindert, der bei 95 % aller Diabetiker eintritt: Ihre nativen IAPP-Moleküle ballen sich zusammen und entwickeln so Konglomerate, die
die Insulin produzierenden Zellen der Bauspeicheldrüse zerstören.
Diabetiker, die mit Insulin behandelt werden, leiden oft unter hohen Schwankungen des Blutzuckerspiegels und können das Risiko, eine Über- oder Unterzuckerung zu erleiden, bisher nur wenig beeinflussen. Das IAPP-Mimetikum ist so konfiguriert, dass es die Funktion des nativen IAPP übernehmen könnte und somit die Regulation des Blutzuckerspiegels übernähme.
Das nach einem neuen Konzept entwickelte bifunktionale Molekül wird zurzeit international zum Patent angemeldet. Seine Wirkung soll bald bei Tierversuchen getestet werden.Synthetisches Molekül birgt Hoffnung für Diabetiker
Das Gehirn der Taufliege Drosophila birgt ein Geheimnis weniger. Forscher vom Biozentrum der Uni Würzburg haben herausgefunden, an welchen Orten das Insekt die Erinnerung an optische Eindrücke speichert.<% image name="Fruchtfliegengehrin" %><p>
<small> Im Gehirn der Fruchtfliege: Die kleiderbügelförmige, gelb markierte Zellgruppe im oberen Bild entspricht dem Gedächtnis für die unterschiedliche Höhe von Mustern. Für die Erinnerung an die Neigung von Kanten ist dagegen eine andere Gruppe von Nervenzellen zuständig. Sie erscheint ziemlich in der Mitte des unteren Bildes als kleinere, ebenfalls gelbe und kleiderbügelartige Struktur. F: Jenett/Heisenberg </small>
Die Taufliege legt das Bild von ihrer Umwelt nicht wie einen fotografischen Schnappschuss im Gehirn ab - das würde zuviel Speicherplatz kosten. Stattdessen merkt sie sich nur bestimmte Merkmale von Mustern, etwa die Neigung von Kanten oder deren Lage zueinander.
Diese optischen Erinnerungen werden im Fliegengehirn in verschiedenen Zellgruppen gespeichert, wie die Würzburger Forscher bewiesen haben. Sie fanden zwei fest umrissene Schichten von Nervenfasern, in denen jeweils eines der Merkmale abgelegt wird. "Wie beim Menschen ist auch bei der Fliege das Gedächtnis nicht diffus über das Gehirn verteilt. Wir haben zwei einzelne Gruppen aus etwa 20 Nervenzellen gefunden, die eine hoch spezialisierte Erinnerungsarbeit leisten", erklärt Martin Heisenberg.
Die beiden neu entdeckten "Gedächtnis-Orte" befinden sich in einem fächerförmigen Areal im Zentralkomplex des Fliegengehirns. Einer speichert die unterschiedliche Höhe von Mustern, also ob diese im Sehfeld der Fliege eher oben oder eher unten liegen. Der andere ist für die Neigung von Kanten zuständig. Damit wurden bei Insekten erstmals überhaupt Nervenzellen lokalisiert, die für das visuelle Gedächtnis zuständig sind. Dem Zentralkomplex wurde bisher die Hauptfunktion zugeschrieben, zwischen den Gehirnhälften zu vermitteln. Doch nun steht fest, dass er auch für bestimmte Seh- und Lernleistungen der Fliege eine Rolle spielt.
Zu diesen Erkenntnissen kamen die Forscher mit Fliegenmutanten, deren Gehirn zu keinerlei Lernleistung mehr fähig ist. Eine aufwändige Technik ermöglicht es aber, ganz bestimmte Hirnregionen genetisch zu "reparieren" und damit die Fliege wieder lernfähig zu machen. So konnten die Forscher zuordnen, welches Gehirnareal für die Erinnerung an welches Muster zuständig ist.
Für ihre Studien haben die Genetiker einen ausgeklügelten Flugsimulator entwickelt, in dem sich eine künstliche Umwelt aus verschiedenen Mustern und Farben erschaffen lässt. Die Fliege ist darin mit einem Drahtbügel fixiert und an einem Messgerät befestigt. Dieses erfasst ihre Flugkräfte und damit ihre Absicht, sich zu bewegen, und speist die Daten in einen Computer ein. In Echtzeit wird dann berechnet, wie sich die Fliege beim gleichen Manöver im Freiflug gedreht hätte, und die künstliche Umwelt wird entsprechend um die Fliege herum verschoben.
Dadurch bekommt das Insekt den visuellen Eindruck, tatsächlich zu fliegen. Seine Flugbahn hin zu bestimmten Mustern, die ihm präsentiert werden, kann es selbst bestimmen. Im Experiment wird die Fliege zunächst durch eine Bestrafung per Hitzestrahl darauf trainiert, das Ansteuern bestimmter Muster zu vermeiden. Während des folgenden Tests bleibt die Hitze abgeschaltet und es wird gemessen, ob die Fliege weiterhin die "verbotenen" Flugrichtungen meidet. Auf diese Weise lässt sich erkennen, welche Muster sich die Fliege merken kann.Taufliege: Gedächtnis-Zellen für Bilder entdeckt
