Das Virus, das mit fünf Spezies und diversen Subtypen vorkommt verursacht das Ebolafieber, ein hämorrhagisches Fieber, bei dem Blut aus den Kapilargefäßen gelangt und auch aus den Körperöffnungen austritt. Dies trägt zur hohen Infektiosität der Erkrankten bei und letztendlich kommt es zu einem inneren Verbluten.
Eine Therapie für die Ebolavirusinfektion gibt es bislang keine und weltweit suchen Forscher nach wirksamen Behandlungsmethoden. Bisher gab es Berichte über erfolgreiche Behandlungen mit zum Beispiel ebolavirusspezifischen siRNAs, die in den Replikationszyklus des Virus eingreifen und Affen vor einer tödlichen Infektion schützten.
Im Jahr 2009 verletzte sich eine Mitarbeiterin im Hochsicherheitslabor des Bernhard-Nocht-Institutes in Hamburg mit einem Nadelstich, der potentiell Ebolaviren übertragen konnte. Die Frau wurde daraufhin mit einem experimentellen Impfstoff behandelt und entwickelte kein hämorrhagisches Ebolafieber. Ob es bei der Nadelstichverletzung jedoch tatsächlich zu einer Ebolaexposition kam, lässt sich nicht exakt bestimmen.
Eine neue Studie hat nun an Primaten einen signifikanten Schutz vor dem Ebolafieber gezeigt, selbst bei einer Posrexpositionstherapie, also bei einer Gabe des Medikamentes nach 24 oder 48 Stunden. Das Medikament besteht aus einem Mix aus drei monoklonalen Antikörpern, die in Hamster- oder Tabakzellen produziert wurden.
Antikörper sind Proteine, die normalerweise von B-Zellen des Immunsystems als Antwort auf eine Infektion erzeugt werden. Diese Proteine können spezifisch an Strukturen des Erregers binden und dadurch dessen Bindung an die Wirtszelle verhindern und ihn für die Elimination durch Fresszellen markieren. Im Falle von Ebolaviren verläuft die Infektion aber so schnell und intensiv, dass das Immunsystem nicht genug Zeit hat, um diese Antwort auszubilden. Ausserdem produziert das Ebolavirus eine spezielle Form seines Virusoberflächenproteins, die von der infizierten Wirtszelle sezerniert wird, also ins umgebende Medium abgegeben wird. Dieses Protein dient als sogenannter Antikörper-Decoy, also als Köder für vom Immunsystem des Infizierten gebildete Antikörper, wodurch das Virus einer Elimination entgehen kann. Bei diesem Vorgang scheint es sich um eine Immunevasionsstrategie des Virus zu handeln.
In der aktuellen Studie wurden Rhesusmakaken mit einer tödlichen Dosis Ebolaviren behandelt und dann nach einer Stunde mit dem Antikörpermix. Dabei zeigte sich, dass alle Tiere symptomlos überlebten. Auch bei einer Behandlung nach 24 oder 48 Stunden überlebte eine signifikant größere Anzahl an behandelten Tieren im Vergleich zur scheinbehandelten Gruppe.
Diese Ergebnisse könnten eine potentielle Postexpositionstherapie für Ebolainfizierte darstellen und auch die Verwendung von Antikörpern ist nichts neues und wird in verschiedenen Bereichen der Medizin bereits seit Jahren eingesetzt. Ob eine solche Behandlung jedoch in Zentralafrika, wo es nach wie vor die meisten Infizierten geben wird, zum Einsatz kommen wird, wag ich erstmal zu bezweifeln.
Gene Garrard Olinger, Jr. et al. Delayed treatment of Ebola virus infection with plant-derived monoclonal antibodies provides protection in rhesus macaques. (2012) PNAS
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Das Dengue-Virus ist ein behülltes RNA-Virus aus der Familie der Flaviviridae, zu denen auch die bekanteren Vertreter der Hepatistis C und Gelbfieberviren gehören. Es ist im gesamten tropischen und subtropischen Gürtel verbreitet und trifft, wie so oft, besonders die Entwicklungsländer Mittel- und Südamerikas, Afrikas und Asiens. Die Übertragung findet durch Moskitos statt und weltweit leben mehr als 3 Milliarden Menschen im Gefahrengebiet.
Ganz besonders Kinder erkranken öfter an den schwer verlaufenden Formen der Erkrankung, dem Hämorrhagischen Denguefieber (DHF) und dem Dengue-Schock-Syndrom (DSS). Diese zeichnen sich durch eine hohe Sterblichkeiten aus und beruhen wahrscheinlich auf einer tückischen Eigenart des Virus, der Antikörperabhängigen Infektionsverstärkung (AFE). Dabei kommt es besonders bei abfallenden Antikörperkonzentrationen oder bereit vorhandenen Antikörpern gegen andere Virusserotypen zu einer Verstärkung des Infektionsverlaufes, bei welchem die eigentlich zur Abwehr von Infektionen Gebildeten Antikörper eine maßgebende Rolle spielen.
Man stellt sich die Situation folgendermassen vor: Nach einer bereits durchgemachten Infektion mit einem anderen Virustyp befinden sich Antikörper gegen diese Variante im Blut, die den zweiten, unterschiedlichen Serotyp aber nicht neutralisieren können. Oder direkt nach der Geburt, bei der mütterliche Antikörper als sogenannter Nestschutz auf das Neugeborene übertragen wurden, kommt es zu einem langsamen Abfall der Antikörperkonzentrationen. Bei Unterschreitung einer Grenzkonzentration sind diese Antikörper nicht mehr in der Lage das Virus zu neutralisieren. Die ineffektiven aber an das Virus gebundenen Antikörper dienen aber speziellen Immunzellen, den Makrophagen, als Signal einen Fremdstoff durch Phagozytose zu “fressen”, wobei der Fremdstoff in diesem Fall das Viruspartikel ist. Dieses Manöver geht in diesem speziellen Fall aber nach Hinten los, da dies dem Virus einen entscheidenden Vorteil verschafft, da es in den Immunzellen nicht wie üblich eliminiert wird, sondern sich bestens vermehren kann. Dieser Vorgang resultiert in besonders hohen Viruslasten, die letztendlich wahrscheinlich das Hämorrhagische Dengue-Fieber oder das ebenfalls schwer verlaufende Dengue-Schock-Syndrom verursachen.
In der neuen Studie, die durch den Impfstoffhersteller Sanofi-Aventis finanziert wurde, wurde ein neu entwickelter rekombinanter lebend-attenuierter Impfstoff getestet, der gegen alle vier Serotypen gerichte ist. Weshalb der Impfstoff die Immunisierung gegen den zweiten Serotyp nicht etablierte ist bisher nicht geklärt. Ein vollständiger Verlust ist die Studie aber nicht, da die Zahlen nach einer Aufteilung in die Virusserotypen schon viel besser klingen. Einzeln betrachtet vermittelte die Vakzinierung einen Schutz von 60% gegen den ersten Serotyp und 80-90% gegen Serotyp 3 und 4. In zwei größeren Phase drei Studien werden nun Immunisierungen in größeren Patientengruppe untersucht, und da dabei auch Lateinamerika mit anderen Serotypen untersucht wird, wird eine höhere Effizienz erwartet.
Und selbst mit der erfolgreichen Immunisierung gegen nur drei der vier Serotypen könnte es zu einem erfolgreichen Einsatz des Impfstoffes kommen, da der schwere Verlauf der Erkrankung, ausgelöst durch die antikörpervermittelte Infektionsverstärkung ja von einer Sekundärinfektion abhängt, die zumindest in der Theorie, mit nur einem verbleibenden infektiösen Serotyp, eigentlich nicht mehr stattfinden sollte.
Belibt abzuwrten, zu welchen Ergebnissen die PhaseIII Grosstudien kommen und wie Sanofi mit dem Präparat weiterverfährt. Aus wissenschaftlich virologischer Sicht ist aber gerade diese Immunevasion des Serotyp 2, also die nicht mögliche Immunisierung, besonders interessant und wird bestimmt zu weiteren interessanten Ergebnissen und Einblicken führen.
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Influenzavirus (Bild: Wikipedia)
Das Influenzavirus besitzt ein segmentiertes Genom, dass aus acht Ribonukleinsäure (RNA)-Fragmenten besteht. Außerdem kann das Influenzavirus relativ einfach zwischen den verschiedenen Wirtsspezies wechseln. Neben Menschen, Schweinen und Vögeln, kann das Influenzavirus auch noch eine Fülle anderer Säugetierarten befallen. Doch die Hauptproblematik entsteht bei der Mehrfachinfektion von ein und demselben Wirt mit unterschiedlichen Virusstämmen. Wird eine Wirtszelle von mehreren Viren befallen, beginnen diese innerhalb der Zelle mit der Bildung von Nachkommenviren und reproduzieren zu diesem Zweck ihre jeweiligen RNA-Segmente, die als virales Genom in die neugebildeten Viruspartikel verpackt wird. Dabei kann es dann zu einem Austausch der verschiedenen RNA-Segmente von unterschiedlichen Virusstämmen kommen, was zur Bildung neuer Viren mit neuen Eigenschaften führt. Dieser Vorgang kann zum Beispiel ein niedrigpathogenes Virus, also ein Erreger mit geringem Gefahrenpotential leicht in ein hochpathogenes verwandeln. Ausserdem können wenig infektiöse Viren durch einen solchen Austausch schnell luftübertragbar werden, was das Gefahrenpotential gewaltig steigern kann, einfach durch die viel höhere Übertragungswahrscheinlichkeit.
Es ist heute bekannt, dass viele dieser “gefährlichen” Neuentstehungen aus Kombinationen der Genomsegmente von Vogel-, Schwein- und Menschenviren in Schweinezuchtpopulationen entstehen. Das pandemische Influenzavirus (H1N1) der Schweinegrippe von 2009 entstammte, wie der Name schon sagt, einer Schweinepopulation. Um herauszufinden, wie hoch das Gefahrenpotential von in Schweinpopulationen schlummernden Influenzaviren ist, untersuchten koreanische Forscher Isolate aus koreanischen Schweineherden und testeten die isolierten Influenzaviren im Frettchenmodell, dass eine Aussage über die Schwere und Übertragbarkeit des Virusstammes erlaubt. Dabei entdeckten die Forscher ein aus drei Vorgängerviren neu zusammengesetztes Virus, ein H1N2-Virus, dass eine hohe Luftübertragbarkeit durch Tröpfcheninfektion und eine gesteigerte Pathogenität in den Frettchen zeigte. Innerhalb von 10 Tagen starb ein Tier und die übrigen entwickelten so starke Symptome, dass sie getötet werden mussten. Bei der einfachen Übertragung durch Tröpfchen auf nicht infizierte Tiere entwickelte das Virus zwei weitere Mutationen in Schlüsselgenen, was zu einer zusätzlichen Steigerung der Virulenz führte. Das Virus konnte außerdem effizient menschliches Lungengewebe infizieren, was zusammengenommen auf ein potentiell pandemisches Risiko hinweist.
Ob diese Virus tatsächlich eine Pandemie auslösen würde, kann man durch eine solche Beobachtung noch nicht sagen, aber das Potential besitzt es. Und es zeigt außerdem, dass eine Menge solcher Viren in Schweinpopulationen rund um den Globus schlummern könnte. Ein Screening der weltweiten Nutzschweinpopulationen würde also durchaus Sinn machen, doch wer soll das bezahlen?
Und ein weiterer Punkt ist, dass möglicherweise die traditionelle Schweinehaltung, bei der Schweine und Hühner im gleichen Stall gehalten werden, durch den engen Kontakt der Tiere das grösste Risiko für eine Neubildung gefährlicher Viren darstellt. Diese Art der Tierhaltung ist aber mit Sicherheit kaum überwachbar, da unzählige Tiere in sehr kleinen Tierhaltungen in fast allen Ländern Asiens so gehalten werden, und es vielleicht erst durch eine weitere Übertragung zu einer Infektion von großen komerziellen Herden kommt. Doch auch ein einziger infizierter Vogel in einer grossen Schweineherde könnte erfolgreich die Vogelgrippebestandteile zu einem neugebildeten Virus beisteuern.
]]>Ein faszinierender neuer Einblick in die Entwicklung mehrzelliger Organismen, auch weil die Choanoflagellaten zu entfernten Vorfahren der Tiere zählen. Als sich die ersten mehrzelligen Eukarioten bildeten, lebten diese in der Nachbarschaft gigantischer Mengen an Bakterien, von denen sie sich wahrscheinlich ernährten und daher von der “Wahrnehmung” veränderter Umwelt- und Beutebedingungen profitiert hätten.
R. Alegado et al., “Bacterial regulation of colony development in the closest living relatives of animals,” eLife, citation to be confirmed, 2012.
https://kinglab.berkeley.edu/wp-content/uploads/2007/11/28_1_merged_1342560833_REV.pdf
Vampirfledermaus (Bild: Wikipedia)
Damit genug Anekdoten, schon letzte Woche gab es eine sehr interesante virologische Meldung im Zusammenhang mit einem Fledertier. Und zwar hat man in einem Gebiet im Amazonas, das von Vampirfledermäusen, also tatsächlich bluttrinkenden Tieren, berichtet, dass ein Teil der untersuchten Menschen dort eine Tollwutinfektion überlebt hatte, in ihnen konnten Tollwutvirus-spezifische Antikörper nachgewisen werden und nur einer der Getesteten hatte eine Impfung erhalten. Das ist schon eine Sensation, da ein ungeimpfter Mensch, bei dem die Symptome der Tollwut ausbrechen, praktisch immer daran stirbt. Es gibt nur eine Hand voll gegenteiliger Berichte, die zum Teil auf eine fragliche experimentelle Therapie mit einem künstlichen Koma verweisen, deren klinische Wirksamkeit aber nicht belegt ist. Es scheint aber in dieser Gegend in Peru tatsächlich Menschen zu geben, die eine Resistenz gegen die Tollwut entwickelt haben.
Das lässt sich zumindest teilweise durch den geteilten Lebensraum mit den Vampirfledermäusen erklären, die eine extrem hohe Tollwutt-Virusträgerrate haben, und Menschen oft von den Tieren heimgesucht werden, wobei es zu einer häufigen Ansteckung kommen sollte. Andererseits könnte es sein, dass der Biss der Vampirfledermaus viel weniger Viren überträgt, als es zum Beispiel der Biss eines infizierten Hunde tut, und das Opfer somit bessere Chancen hat, eine effektive Immunantwort zu generieren.
Und heute hab ich eine zweite Publikation in PLoS Pathogens gesehen, die sogar von einem ganz neuen Virus, entdeckt in australischen Flughunden, berichtet. Bei dem neuentdeckten Virus handelt es sich um einen Vertreter der Paramyxoviren, zu denen auch die Erreger von Masern und Mumps zählen, aber auch hochgefährliche Viren wie Hendra- und Nipahvirus, die von Flughunden auf Menschen, Nutz- und Haustiere übertragen werden. Bei einer Virusübertragung von Tier zu Mensch spricht man von einer sogenannten Zoonose, die im Fall von Hendra- und Nipahviren in 40 – 100% der Fälle tödlich verlaufen kann. Bisher kam es nur in Australien zu Hendravirusinfektionen, die zwar sehr schwer verlaufen, aber sehr selten vorkommen, da das Virus eine geringe Kontagiösität besitz.
Nipahviruspartikel (Bild: Wikipedia)
Das Nipahvirus dagegen wurde nach einem Ausbruch in Malaysia entdeckt, wobei es meist Schlachthofarbeiter infizierte und bald wurde der Zusammenhang mit Schweinezuchten geklärt. Aber auch beim Nipahvirus ist das natürliche Reservoir ein Flughund der.
Flughundkolonie (Bild: Wikipedia)
Um diese Virusgattung der Henipahviren genauer zu untersuchen, sammelte und untersuchte die australische Forschergruppe um Glenn A. Marsh Urinproben von freilebenden Flughundpopulationen in Queensland und screente die Proben nach Henipahviren. Dabei stiessen sie auf einen neuen Vertreter dieser Gattung, den sie in Anlehnung an den Fundort Cedarvirus tauften.
Laboruntersuchungen an Flughundzellinien und Frettchen und Meerschweinchen zeigten, dass das Virus infektiös ist, aber zumindest in den getestetn Modellen keine Pathologie auslöst. Es konnten Replikationsmarker und Cedarvirus-spezifische Antikörper nachgewiesen werden, doch die Tiere zeigetn keinerlei klinische Symptome. Eine genetische Untersuchung zeigte, dass dem Cedarvirus im Gegensatz zu seinen beiden hochpathogenen Verwandten ein hochinteressnater Prozess namens RNA-Editierung fehlt, bei welchem unterschiedliche Proteinprodukte von ein und derselben RNA-Matritze generiert werden. Dadurch fehl dem Virus das V-Protein, dass massgeblich an der Pathogenität der bisher bekannten Henipahviren beteiligt zu sein scheint. Dies spiegelte sich auch in der deutlich unterschiedlichen Induktion von immunologischen Botenstoffen wieder, die für Interferon Beta ein gegensätzliches Profil zeigte.
Um die Verbreitung diese neuen Vertreters in den freilebenden Flughungpopulationen zu untersuchen, wurden zuvor gesammlte Serumproben auf das Vorhandensein von spezifischen Antikörpern untersucht. Dabei zeigte sich eine Infektionsrate von etwa 23% der Tiere.
Ich finde, dass diese Beispiel zeigt, wieviel unentdeckte Erreger noch in ihren natürlichen Reservoirs schlummern und wir nie sagen können, wann sie die Brücke vom Fledertier zum Menschen schlagen, entweder direkt oder über einen Zwischenwirt. Dass das neuntdeckte Virus nicht-pathogen war, ist wohl eher ein Zufall. Denn auch andere hochpathogene Viruszoonosen wie Ebola-, Marburg- oder SARS-Viren, verbringen ihre Zeit meist in ihrem natürlichen Reservoir, den Fledertieren. Warum gerade die Fledertiere optimale Bedingungen für zoonotische humanpathogene Viren bieten, bleibt zu klären. Ein Kommentator hypothetisierte, dass es an der ähnlichen Lebensweise liegen könnte, da viele Fledertiere in riesigen Populationen mit engen Interindividualkontakten leben, was der Verbreitung einer Virusinfektion immer zuträglich ist.
Evidence of Rabies Virus Exposure among Humans in the Peruvian Amazon. Amy T. Gilbert et al. Am J Trop Med Hyg (2012) vol. 87 no. 2 206-215. doi: 10.4269/ajtmh.2012.11-0689
Cedar Virus: A Novel Henipavirus Isolated from Australian Bats. Glenn A. Marsh et al. PLoS Pathogens (2012) 8(8): e1002836. doi:10.1371/journal.ppat.1002836
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Monolake, Fundstelle der Bakterien (Bild: Wikipedia)
Wir haben auch schon darüber berichtet, wie sehr medienwirksam die Meldung in einer grossangekündigten Pressekonferenz der NASA veröffentlicht wurde (hier) und sie bald massive Kritik fand (hier).
Grundsätzlich war dies eine Meldung nach meinem Geschmack und zu Beginn war ich auch Feuer und Flamme. Doch bald stellte sich heraus, dass die Arbeit der Spezialistenkritik nicht standhalten konnte. Besonders Blogger waren an der ersten Linie der Kritik beteiligt.
Kritisiert wurde die Technik mit der das Arsen als angeblicher Baustein der DNA-Makromoleküle im Bakterienstamm Halomonas GFAJ-1 nachgewiesen wurde. Dem ganzen liegt die Idee zu Grunde, dass sich eine Mikroorganismus in einem Salzsee mit aussergewöhnlich hohen Arsenkonzentrationen anpassen könnte, indem es das dem Phosphor verwandte Arsen für die Herstellung verschiednener Phosphorhaltiger Biomoleküle umfunktioniert. Doch es zeigte sich, dass die verwendeten Nachweismethoden einfach nicht sensitiv genug ausgewählt waren und auch bei den Kulturbedingungen untolerierbare Kompromisse eingegangen wurden. Daraus lässt sich folgern, dass es sich bei dem nachgewiesenen Arsen letztendlich nur um Verunreinigungen handelte.
Die beiden neuen Untersuchungen zeigten, dass das Bakterium eine extrem hohe Asentoleranz besitzt und mit sehr niedrigen Konzentrationen an Phosphor zurecht kommen kann, bei absolutem Phosphormangel aber nicht existieren und wachsen kann.
Es wurden zwar Arsenverbindungen in Biomolekülen wie Zuckern entdeckt, doch die genauere Analyse zeigte, dass es sich hierbei um abiotisch entstandene Verbindungen handelte.
Es ist also amtlich, unser Planet beherbergt keine Alien-ähnlichen Lebensformen mit vollkommen neuartigen metabolischen Eigenschaften.
Schade eigentlich!
F. Wolfe-Simon et al. A bacterium that can grow by using arsenic instead of phosphorus. Science (2011) 332, 1163.
Marshall L. Reaves et al. Absence of Detectable Arsenate in DNA from Arsenate-Grown GFAJ-1 Cells. Science (2012) DOI: 10.1126/science.1219861
Tobias J. Erb et al. GFAJ-1 Is an Arsenate-Resistant, Phosphate-Dependent Organism.
Science (2012) DOI: 10.1126/science.1218455
Das humane RSV (Bild: Wikipedia)
Die Wahrscheinlichkeit an Asthma zu erkranken ist nach einer Infektion mit dem Respiratorischen-Synzytial-Virus, stark erhöht. Die RSV-Infektion, ist eine häufige Atemwegserkrankung bei Kindern (fast 100% der 3-Jährigen haben eine RSV Infektion durchlaufen), die besonders bei jungen Patienten, oft in einer schweren Brochiolitis endet. Diese Entzündung der kleinsten Bronchien, der Bronchiolen, die schwere Schäden der Lunge nach sich zieht ist ein Risikofaktor für die Entwicklung von Asthma.
In einem Mausmodell mit RSV-Infektion und der Entwicklung von nachfolgenden Asthmasymptomen haben Wissenschaftler von der Universität Kalifornien um Kei Fujimura festgestellt, dass die Behandlung mit Hausstaub die Symptome der RSV-Infektion praktisch verhindern konnte. Doch “normaler” Hausstaub war dazu nicht in der Lage, sondern nur solcher, der aus Haushalten mit Hunden entnommen war.
Außerdem stellten die Forscher fest, dass das Mikrobiom im Darm, also die Gesamtheit der dort vorkommenden Mikroorganismen, in den Mäusen mit der Hunde-Hausstaubbehandlung, deutlich verändert war.
Es ist eine relativ neue Erkenntnis, dass die Zusammensetzung des gastrointestinalen Mikrobioms, weitgreifende Einflüsse auf unser Immunsystem haben kann, und auch in anderen allegischen Erkrankungen, scheint dies eine wichtige Rolle zu spielen.
Die Hypothese lautet nun, dass bestimmte Mikroorganismen, die der hund mit sich trägt durch den Staub übertragen werden, sich im neuen Wirt ansiedeln können und so die Immunantwort gegen das RS-Virus modifizieren und dessen schwere Symptomatik verhindern.
Der nächste Schritt ist nun genau zu analysieren, welches Bakterium oder welche Gruppe von mikroorganismen diesen Effekt vermittelt.
Also schnell einen und besorgen, denn neben den immunregulatorischen Einflüssen der treuen Vierbeiner, machen sie auch psychologisch gesund.
Quelle: Wired Science (Präsentation auf dem General Meeting of the American Society for Microbiology)
]]>Mit diesen Fragen sucht `A Scientist a day´ nach Menschen, die bei `A Scientist a day´ vorgestellt werden sollen.
Das sind sie nun: die Menschen, welche hinter den Entdeckungen und deren Umsetzung und Vermittlung stehen.
Hier alle bislang publizierten Profile im Überblick:
(diese Liste wird weiter aktualisiert werden…)
A Scientist a day Profile:
`A Scientist a day´ läuft weiter – so kann man mitmachen!
]]>Gebt uns Eure Meinung zu `A Scientist a day´
Bei `A Scientist a day´ sollen Menschen gezeigt werden, die naturwissenschaftlich tätig sind oder es waren, die mitgewirkt haben, die mitgeforscht und entdeckt haben. Menschen, die vielleicht nun auch ganz wo anders tätig sind. Interessant ist dabei zu erfahren wo sie nun beschäftigt sind und in wiefern ihre wissenschaftliche Ausbildung immer noch ihre heutige Tätigkeit beeinflusst und prägt.
Es geht darum zu zeigen, wer die Menschen sind, welche das Wissen aus den Laboren im Alltag zum Einsatz bringt, sei es in einem Pharmakonzern, als aktiver Arzt, als Vortragender, als Autor, Blogger, als Erzieher und Lehrer etc etc. Es gibt heutzutage viele Ansätze wie das Wissen vermittelt werden kann.
Uns interessierte es zu zeigen wie, wo und auf welchen Wegen das Vermitteln von Wissenschaft geschieht. Bei uns Zuhause beispielsweise fängt es schon ganz klein in einem Gespräch mit unserer Tochter oder den Nachbarskindern an. Es geht weiter mit Freunden und Bekannten und wird nicht zuletzt im Beruf im Labor oder einem Beitrag ausgelebt.
Wir freuen uns auch über eine Rückmeldung von Euch. Was haltet Ihr von dem Projekt, ist es ein guter Ansatz? Würdet Ihr auch mitmachen, wenn nein, warum nicht? Was sollte anders sein und welche Art der Information hättet Ihr lieber gesehen?
Dies interessiert und nicht zuletzt weil `A Scientist a day´auch bei der ESOF in wenigen Tagen Thema einer Diskussionsrunde sein wird. Momentan kann ich nur von meinem Eindruck ausgehen. Interessant und aussagekräftiger wäre es aber mehr Meinungen zu kennen und diese in die Gesamtauswertung/Bewertung des Projektes mit einfliessen lassen zu können. Daher kritisiert und kommentiert so viel Ihr möchtet, ich danke Euch.
Wir haben einige Profile erhalten, viele wurden uns versprochen und werden noch eingereicht. Immer noch sind wir offen für neue interessante Einblicke, daher freuen wir uns auf weitere Profile. Wie man bei `A Scientist a day´ mitmachen kann steht hier.
]]>Normalerweise infizieren Retroviren somatische Gewebszellen und integrieren ihr Genom in deren genetisches Material. Dabei entsteht der sogenannte Provirus, von dessen Matritze alle viralen Proteine gebildet werden. Bei dieser Integration kann es zur Zerstörung oder aber auch Überaktivierung von benachbarten Gensequenzen kommen. In seltenen Fällen kann diese Retrovirusinfektion aber wohl auch in einer Keimzelle passieren, was dann zur Weiterverebung des viralen Genmaterials führen kann. Und in der Gesamtheit der Erdgeschichte, kam dies dann doch recht häufig vor. Das menschliche Genom umfasst ca. 100 000 solcher HERV-Elemente, ingesamt fast 8% unseres gesamten genetischen Materials. Die meisten dieser Elemente sind inaktiv oder besitzen eine bisher unbekannte Funktion, es gibt aber auch sehr gut dokumentierte Besipiele unglaublicher Anpassungen. So wurde ein virales Oberflächenprotein so adoptiert, das es heute massgeblich an der Bildung der Syncytiotrophoblasten beteiligt ist, dem Zelltyp, der die Grenzfläche zwischen Plazenta und Uterus ausbildet und den Nährstoffhaushalt des Embryos kontrolliert (hier mehr dazu ).
In der aktuellen Arbeit von Todd S. Macfarlan, Samuel L. Pfaff und Kollegen wurden ES-Zellen untersucht und molekulargenetisch charakterisiert. ES-Zellen werden aus der inneren Zellmasse von Blastozysten entnommen, einem bereits vielzelligen Embryonalstadium, dessen Zellen sich bereit in verschiedene “Schicksale” differenziert haben. Ein Teil der Zellen bildet den eigentlichen Embryo, während eine andere primitive endodermale Population die extraembryonalen Gewebe bildet, die den Embryo umgeben und eine dritte Population, das Trophectoderm ausbilldet, woraus die Hauptmasse der Plazenta entsteht.
Üblicherweise ging man davon aus, daß die ES-Zellen aus der inneren Zellmasse der Blastozyste “nur” pluripotent sind, also nur embryonale Gewebe ausbilden können, doch es wurde immer wieder beobachtet, daß ein geringer Anteil der ES-Zellen auch extraembryonale Eigenschaften besitzt, was auf eine Kontamination der ES-Zellpopulation zurückgeführt wurde.
In vorangegangenen Arbeiten hatte man festgestellt, dass sich die ES-Zellen als heterogene Population in einem metastabilen Genexpressionszustand befinden, also verschiedene steuernde Gene an- und abgeschaltet werden können. Zu diesen Genen gehören die ES-Zellmarker Zscan4, stella (aka Dppa3), Nanog, Sox17 und Gata6.
Die neuen Ergebnisse legen nun nahe, daß eine definierte Population innerhalb der ES-Zellen, und ebenfalls innerhalb induzierter pluripotenter Stammzellen (iPS), die Fähigkeit besitzt, graduell zwischen dem Status der Pluripotenz und einem totipotenten Zustand zyklieren zu können.
Dieser Vorgang wird von endogenen Retroviren (ERV), in diesem Fall dem Maus-ERV MuERV-L (aka MERVL oder Erv4) gesteuert. Dabei werden die sonst abgeschalteten Aktivierungssignale des ERV vorübergehend reaktiviert und steuern zeitweise bis zu 3% der gesamten Genaktivität des Embryos. Dies ist möglich durch die Verwendung von ERV-spezifischen Promotoren, den sogenannten langen Terminalen Wiederholungen (LTRs). Dies sind Gensequenzen, die das Ablesen eines Genes ankurbeln können, wobei dies alternativ zum eigenen Promotor des Gens stattfinden und diesen übersteuern kann. Um diesen Vorgang genauer zu analysieren wurden die Genprodukte der Maus-ERVs verwendet, um eine Unterscheidung der beiden Zellpopulationen zu ermöglichen und diese getrennt zu Untersuchen.
Dabei stellten die Forscher fest, dass fast 25% der vorhandenen MuERV-L-Elemente abgelesen wurden und von den insgesamt über sechshundert chimären Transkripten, also Genprodukten, die aus einem ERV und einem ES-Zellgen zusammengesetzt waren, über 90% eine Fusion mit einem ERV-Promotor (LTR) aufwiesen und ein korrektes offenes Leseraster bildeten, also wahrscheinlich ein funktionelles Genprodukt bildeten.
Dies legt nahe, daß MuERV-L Aktivität entwicklungsbiologisch gesteuert wird und die retroviralen Promotoren kooptiert wurden, um eine spezifische zeitliche Kontrolle über die Genexpression der Zielgene zu erlangen.
Ein schönes Beispiel, wie sich die Natur jedes Werkzeug, daß ihr zur Verfügung steht, übernehmen und durch Evolution an die gegebene Situation anpassen kann.
Todd S. Macfarlan, Wesley D. Gifford, Shawn Driscoll, Karen Lettieri, Helen M. Rowe, Dario Bonanomi, Amy Firth, Oded Singer, Didier Trono & Samuel L. Pfaff. Embryonic stem cell potency fluctuates with endogenous retrovirus activity. Nature (2012) doi:10.1038/nature11244
]]>Die Spanne des Infektionsverlaufs für eine HIV-Infektion ist breit und reicht von mutationsbedingt sehr niedriger Infizierbarkeit, in Menschen mit mutierten Virusrezeptoren, über leichte und mässig pathologische Verläufe, bis hin zu schweren Varianten mit hoher Sterblichkeit der Infizierten. Dies hat zum Teil mit der Verwendung der verschiedenen Korezeptoren auf der Zielzelle durch verschiedene Virusstämme zu tun.
HIV-Partikel (grün) beim Verlassen der infizierten Zielzelle (Bild: Wikipedia)
Grundsätzlich binden alle HI-Viren an das CD4-Protein auf der Zielzelloberfläche von T-Helferzellen, Makrophagen und Monozyten, alle wichtige Vertreter der Immunzellen. Das CD4 stellt also den typischen Virusrezeptor dar. Aber durch die Verwendung unterschiedlicher Korezeptoren durch unterschiedliche Virusisolate, kommt es zu erheblichen Unterschieden in der feineren Strukturierung des Infektionsverlaufs und damit natürlich auch der Zielzellen, die sich in der Menge der vorhandenen Korezeptoren unterscheiden können. Zu diesen Korezeptoren gehören Die Chemokinrezeptoren CCR5 und CXCR4, wobei der Rezeptor CCR5 eine bevorzugte Infektion von Makrophagen vermittelt, während CXCR4 auf T-Helferzellen vorkommt und deren Infektion begünstigt. Man spricht hier von Tropismus, also der Wendung hin zu einer Zielzelle mit einer bestimmten Eigenschaft. Dies führt zu HI-Viren, die durch die Verwendung des CXCR4 Korezeptors einen T-Helfer-Tropismus besitzen, oder durch Verwendung des CCR5 Korezeptors einen Makrophagen-Tropismus.
Da diese Rezeptoren spezifisch an ihre Bindungspartner, die Liganden, sogenannte Chemokine binden, könnten diese ja potentiell die Verwendung der Rezeptoren durch das HI-Virus ver- oder zumindest behindern, so der Ansatz. Dass Chemokine gegen HIV wirksam sein können ist schon länger bekannt, und eine Medikament, dass die Bindung an den CCR5 Korezeptor verhindert ist auch bereits zugelassen, jedoch mit der Einschränkung, dass die Gabe nur nach bestätigter Tropismusanalyse erfolgen darf.
In der aktuellen Studie wurde nun an verschiedenen Zelllinien und mit verschiedenen Virusisolaten, die unterschiedliche Tropismen besassen, untersucht, wie stark sich das Chemokin CXCL4 auf die Infektion mit HIV auswirkt. Dabei zeigte sich eine hohe Blockierung der Infektion bei einer relativen Unabhängigkeit vom Tropismus des verwendeten Virusisolates. Zuvor getestete Chemokine interferierten mit der Virusinfektion, indem die die Bindestelle des Korezeptors blockierten, und somit die Bindung durch das HIV behinderten. Bei CXCL4 ist das etwas anders, dieses Chemokin bindet an das grosse Oberflächenprotein gp120 des HI-Virus und verhindert dadurch eine Interaktion der Virusoberflächenproteine mit der Zellmembran der Zielzelle. Dies vermittelte in der Folge eine viel höhere Wirksamkeit bei der Inhibierung der Virusinfektion im Vergleich zu anderen getesteten Chemokinen.
Durch eine genauere Untersuchung der Bindestelle des CXCL4, konnte gezeigt werden, dass diese sich zwar in der direkten Umgebung der CD4-Bindestelle befindet, es aber nicht durch die Blockierung der Hauptrezeptorbindung zur Störung der Infektionsabläufe kommt. Es scheint sich also um einen CD4-unabhängigen Prozess der Inhibierung zu handeln.
Die intrinsische Aufgabe des CXCL4, massgeblich ausgeschüttet von Megakaryozyten und deren Abkömmlingen, den Blutplättchen, liegt in der Einleitung der Blutgerinnung und der Aktivierung und Differenzierung von Monozyten, wichtigen Spielern im Verlauf der adaptiven Immunantwort. Die Konzentrationen des Chemokins, die für die Hinderung der HIV-Infektion benötigt werden befinden sich dabei durchaus im physiologisch vorkommenden Bereich. Trotzdem kann es potentiell gefährlich sein, in die vernetzten Botenstoffvorgänge des Immunsystems einzugreifen, wobei bei einer Überaktivierung sehr leicht eine fatale überbordende Immunatwort mit potentiell tödlichen Folgen ausgelöst werden kann, man spricht hier von einem Zytokinsturm. Dementsprechend wäre für eine antivirale Anwendung sicherlich ein synthetisches Protein ideal, dass zwar die Bindungseigenschaften an das virale Oberflächenprotein des HIV besitzt, ohne dabei jedoch die Botenstoffeigenschaften des Chemokins zu besitzen.
Identification of the platelet-derived chemokine CXCL4/PF-4 as a broad-spectrum HIV-1 inhibitor David J. Auerbacha et al. PNAS (2012) 310.1073/pnas.1207314109
]]>Die Telomere bestehen aus repetitiven DNA Sequenzen an den Enden der Chromosomen und verhindern Beschädigungen der DNA und die Fusion mit anderen Chromosomen. Ausserdem besitzen sie wichtige regulatorische Aufgaben bei der Replikation der genomischen DNA vor der Zellteilung. Die Enzyme, die für die Vervielfältigung der DNA bei der Replikation verantwortlich sind benötigen eine Art Auslaufspur, die nicht repliziert und am Ende abgebaut wird. Diese Aufgabe übernehmen die Telomere, da sonst genomische informationstragende Elemente verloren gingen. Doch dieses System beinaltet auch den Kern der Geschichte, denn die Wiederholungen dieser Sequenzen sind verständlicherweise endlich. Und damit ergibt sich die Funktion als biologische Uhr, denn ist die letzte Wiederholung der Telomere “verbraucht”, kann sich die Zelle nicht mehr weiter teilen und altert und stirbt letztenlich.
Dies erscheint sinnlos, doch dem Prozess kommt eine wichtige Funktion bei der Vermeidung von krebsartigen Veränderungen zu. Denn bei jedem Replikationsprozess besteht die Gefahr, dass durch ungenaue Arbeit der Replikationsenzyme Fehler, also Mutationen, in die genomische DNA eingebaut werden, was wiederum das Entstehen von Tumorvorläufern begünstigt.
Von den wenigen Ausnahmen der im erwachsenen Menschen vorkommenden Stammzellen, besitzten deshalb auch nur Krebszellen eine aktive Telomerase, was sie befähigt sich unbegrenzt zu teilen.
In den neuen Behandlungsergebnissen wurden Mäuse mit gentechnisch veränderten Viren infiziert, die statt ihrer viralen Gene, die Erbinformation für die Telomerase übertragen und somit eine Neubildung der Telomere in den infizierten Zellen ermöglichen.
Dies wurde an “älteren” Mäusen mit ein oder zwei Jahren vorgenommen. Eine Maus (Mus musculus) hat eine Lebenserwartung von ca. 2-3 Jahren, somit entsprechen die beiden gewählten Alter ca. 25-35 und 50-60 Lebensjahren beim Menschen. Die Behandlung der einjährigen Tiere führte insgesamt zu einer durchschnittlich 24%igen Steigerung der Lebenserwartung und die Behandlung der zweijährigen immerhin noch zu einer 13%igen.
Was aber ausschlaggebend ist, war erstens das Ausbleiben von Tumorerkrankungen in den Tieren und zweitens die Verringerung von typischen krankhaften Alterserscheinungen wie Osteoporose und Insulinresistenz und eine Verbesserung von Seneszenzindikatoren wie der neuromuskulären Koordination.
Natürlich sollte jetzt niemand darauf warten per Telomerasegentherapie unsterblich zu werden, denn dazu sind noch viele weitere Faktoren der Alterung zu erforschen. Aber vielleicht könnte eine solche Behandlung die “gesunde” Alterung erleichtern. Ausserdem könnte dies einen vielversprechenden Ansatz für die Behandlung von Erkrankungen, die mit einer unnatürlichen Verringerung der Telomeraseaktivität assoziiert sind, darstellen.
Diese Resultate werden in den kommenden Tagen im Journal EMBO Molecular Medicine erscheinen.
Basierend auf Pressematerial des Centro Nacional de Investigaciones Oncolgicas (CNIO) in Madrid
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Die Profile zu A Scientist a day vom 16.04 – 11.05.2012 in der Übersicht:
Thomas Wanhoff, der Wissenschaftspodcaster bei Wanhoffs Wunderbare Welt der Wissenschaft und Scienceblogs.de.
Florian Diehl, bloggender Doktorand der Neurobiologie.
Claudia von Montfort, Biologin, die am Zelltod und Prolilferation arbeitet und als 2-fache Mutter im Mutterschutz ist.
Martin Schichtel, Chemiker in der industriellen Forschung im Bereich Nanotechnologie und Wissensvermittler für Kinder.
Ulrike Brandt-Bohne, ich. Mit meinem CV und Anmerungen.
David Bressan, freiberuflicher Geologe und blogger, der momentan eine Alpen-Tunnelbaustelle überwacht.
Andrea Herrmann, Physikerin, Informatikerin und Trainerin, die auf eine Professur wartet.
Sascha Vongehr, Mathematiker, Physiker und Philosoph in China.
Katja Krönke-Wiegmann, Medizinisch Technische Assistentin mit langer Laborerfahrung und knowhow.
Wir danken für diese spannenden Einblicke und freuen uns auf weitere Profile!
]]>Die Wissenschaftler aus Helsinki untersuchten 118 zufällig ausgewählte Jugendliche, deren Zuhause auf einer vorher definierten Fläche von 100 mal 150 km lag. Auf dieser Fläche wurde den Wohnorten dann ein Maß für die vorhandene Biodiversität zugeordnet und mit dem Vorkommen von Allergien verglichen. Dabei zeigte sich, dass es einen sigifikanten Zusammenhang zwischen steigender Biodiversität und sinkender Allergikerzahl gab. Insgesamt zeigte die Studie, dass je städtischer der Wohnort war und je geringer die umgebende Biodiversität ausfiel, desto wahrscheinlicher war ein Auftreten von allergischen Symptomen.
Dies wurde mit dem Vorkommen von verschiedenen Bakterienarten auf der Haut der Probanden verglichen und dabei zeigte sich die Konzentration einer bestimmten Bakterienklasse als ausschlaggebend und stark korreliert mit dem Auftreten von Allergien. Dies waren Mikroorganismen der Klasse Gammaproteobacteria.
Diese Bakterien sind allgegenwärtig und umfassen auch Krankheitserreger wie das Pathogen der Cholera (Bild) oder der Legionärskrankheit (Legionellose). Sie kommen in verschiedensten Lebensräumren vor, von der Erde auf dem Spielplatz bis hin zu geothermalen Quellen oder in Symbiose mit Kadaverwürmern am dem Grund des Ozeans.
Ausserdem zeigte die Studie, dass die Blutzellen von Probanden mit einer hohen Vielfalt dieser Bakterien auf der Haut signifikant grössere Konzentrationen des entzündungshemmenden Botenstoffes Interleukin-10 produzierten. Das Interleukin-10 ist eine der Schlüsselfiguren in der Kontrolle von Immunantworten und dämpft oder stoppt diese, wenn dem Körper Schäden entstehen könnten. Für die Interleukin-10-Produktion zeigte sich ein eindeutiger Zusammenhang mit dem Vorhandensein der Gattung Acinetobacter, die hier positiv korrelierte. Auch in dieser Gattung kommen wichtige und potentiell antibiotikaresistente Krankenhauskeime vor.
Acinetobacter baumanii (Bild: Wikipedia)
Eine Kritik an dieser Arbeit war die fehlende Untersuchung der Darmflora, die von den meisten Spezialisten auf diesem Gebiet als überaus wichtig erachtet wird. Doch ich denke, dass sich die Ergebnisse der Hautoberfläche bestimmt einigermassen auf die Darmflora übertragen lassen, da ein Kontakt mit diesen Bakterien bestimmt auch zu einer Aufnahme in den Magen-Darmtrakt führen sollte.
Das ganze zeigt meines Errachtens sehr eindrucksvoll, wie komplex diese Thematik ist und wie klein der Unterschied zwischen einem gefährlichen Krankheitserreger und einem gesundheitszuträglichen Gast der Mikrobiota auf der Haut oder im Magen sein kann.
Environmental biodiversity, human microbiota, and allergy are interrelated. Ilkka Hanski et al. 2012 PNAS, doi: 10.1073/pnas.1205624109
]]>Histon mit DNA-Moleül (Bild: Wikipedia)
Bei der neu entdeckten Immunevasionsstrategie des Influenzavirus handelt es sich erneut um eine sehr elegante Anpassung. Das NS1 Protein des saisonalen H2N3 Influenzavirussubtyps, besitzt am Ende eine Proteinsequenz, die eine hohe Ähnlichkeit mit dem sogenannten Histon-tail besitzt. Die Histonproteine sind im Zellkern einer menschlichen Zelle massgeblich für effektive Verpackung der insgesamt ca. zwei Meter langen DNA-Moleküle verantwortlich und übernehmen essentielle Aufgaben bei der Steuerung der Genaktivität. Dieser Prozess wird als Epigenetik bezeichnet, da er die Aktivität von Genen reguliert, ohne deren Sequenz zu beeinträchtigen, also “über” dem genetischen Code angelegt ist.
In Zellkulturuntersuchungen mit H2N3 Influenzaviren konnten die Forscher um Alexander Tarakhovsky von der Rockefeller Universität in New York zeigen, dass dieses Mimikri, also die funktionelle Nachahmung der Histon-tail Sequenz durch das virale NS1 Protein zur Bindung an PAF1 führt. Paf 1 ist ein Baustein des zelleigenen Transkriptionskomplexes (hPAF1C), der das Ablesen von Genen steuert. Durch die Bindung des Viralen Proteins, kann dieser Komplex seine Aufgabe nicht mehr erfüllen und es kommt zum Abbruch der Transkription. In diesem Fall betrifft dies wichtige Gene der antiviralen Immunantwort, was zur Beeinträchtigung der selben führt.
Um diesen Effekt genauer zu Untersuchen entwickelten die Wissenschaftler einen Test, bei dem spezifisch die Bildung des PAF1 Proteins verhindert wurde, um den Einfluss auf die Etablierung von antiviralen Genprodukten in der Immunantwort zu untersuchen. Dafür brachten sie eine sogenenannte kleine interferierende RNA (siRNA) gegen PAF1 in die Zellen ein und beobachteten was bei einer Influenzainfektion mit den antiviralen Genprodukten passierte. Dies zeigte, dass eine ganze Phalanx von antiviralen Genen, darunter verschiedene Interleukine, Chemokine und ihre Rezeptoren, Gene der Interferonantwort und bekannte antivirale Proteine wie die Oligoadenylatsynthetase 1/2 und Regulatoren der T-Zellantwort wie Indoleaminedioxygenase herunerreguliert wurden.
Ob dieses Mimikri eines zellulären Regulationsprozess essentiell für die Pathogenität der Viren ist, ist unwahrscheinlich, da in diversen untersuchten Virusstämmen hohe Diversitäten dieser Sequenz vorkommen und einige der gefährlichsten Virusstämme, wie das pandemische H1N1-Virus von 2009, vollständig ohne das Histon-tail Mimikri auskommen.
Auf jeden Fall stellt eine solche neue Entdeckung einer Proteininteraktion auch immer ein potentielles neues Ziel für die Entwicklung von Medikamenten dar und in diesem Fall sind die Forscher wohl auch schon in diese Phase gestartet und sind nun auf der Suche nach einem solchen Medikament.
Es handelt sich definitiv um einen neuen und interessanten Weg, die Co-Evolution von Mensch und Pathogen zu untersuchen und vielleicht lassen sich ähnliche Vorgänge auch in anderen Viren nachweisen, von denen so etwas noch nicht bekannt ist.
Suppression of the antiviral response by an influenza histone mimic. Ivan Marazzi et al. Nature 483, 428-433 (22 March 2012) doi:10.1038/nature10892
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Das ist eine wirklich elegante Arbeit bei der Forscher Eisenoxidnanopartikel mit einem Antikörper gegen einen temperatursensitiven Kalziumkanal ausgestattet haben. Damit zielt das Nanopartikel gerichtet auf Zellen, die das entsprechende Kanalprotein auf ihrer Oberfläche tragen. Im nächsten Schritt wurden die Nanopartikel dann mittels niedrigfrequenten Radiowellen, die von den Partikeln absorbiert werden, erwärmt. Bei erreichen der Aktivierungstemperatur des Kalziumkanals von 42°C, beginnt dieser Kalzium-Ionen in die Zelle zu schleusen.
Dies wurde in Folge genutzt, um die Produktion von Insulin zu steuern, das mit einem kalziumsenitiven Promotor ausgestattet wurde.
Und siehe da, es funktionierte. Die Forscher injizierten den Mäusen Tumorzellen unter die Haut, die genetisch so modifiziert wurden, dass sie einen abgewandelten Kalziumkanal im Verbund mit einem Markerkonstrukt produzierten. Daraufhin wurden die antikörperbeladenen Nanopartikel, die spezifisch an das Markerkonstrukt binden, injiziert und per Radiowellen erhitzt. Dadurch sollte sich nur das Gewebe, welches die Bindungsstrukturen für die an die Nanopartikel gekoppelten Antikörper besitzt, erwärmen. Und dies zeigte sich sehr klar in einer Wärmebildaufnahme der behandelten Tiere, deren Tumoren sich differenziert vom umgebenden Gewebe erwärmten. Und auch die kalziumvermittelte Aktivierung des Reportergens klappte, was sich aus der Produktion von Insulin und dem Abfallen des Blutzuckerspiegels in behandelten Tieren ableiten liess. Wirklich eine grossartige Bestätigung der Anwendbarkeit eines solchen Protokols.
Im Prinzip lässt sich dies nun mit den entsprechenden Modifikationen auf eine Vielzahl von verschiedenen Fragestellungen und auch potentielle Therapieansätze anwenden, eben immer wenn man gezielt eine Aktivierung oder auch Inaktivierung einer Genexpression in einem bestimmten Gewebe erreichen will.
Radio-Wave Heating of Iron Oxide Nanoparticles Can Regulate Plasma Glucose in Mice. Sarah A. Stanley et al. Science 4 May 2012: Vol. 336 no. 6081 pp. 604-608 DOI: 10.1126/science.1216753
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Erst sah es so aus, als würden die beiden Publikationen zumindest zum Teil redigiert, um mögliche Anwendungen als Biowaffe zu verhindern, dann beschlossen die beteiligten Forschergruppen ein selbstauferlegtes Moratorium ihrer Arbeit, bis geklärt wäre, wie man mit den Ergebnissen umzugehen habe, und letztendlich stellte sich heraus, dass das Virus nun zwar wie beschrieben zwischen Frettchen in Form einer Tröpfcheninfektion übertragen werden kann, die Schwere der Erkrankung aber keineswegs mit der der Vogelgrippe vergleichbar war. Und letztendlich wurde gestern die erste der beiden Arbeiten aus dem Labor von Yoshihiro Kawaoka in Wisconsin in Nature publiziert.
Auch die zweite Gruppe aus den Niederlanden um Ron Fouchier, die vergleichbare Daten generierte, hat inzwischen die Regierungserlaubnis, die Daten zu publizieren und wird dies in kürze in Science vornehmen.
Man ging also von einem H5N1-Vogelgrippevirus (A/Vietnam/1203/2004 (VN1203)) aus und brachte zufällige Mutationen im Gen für das Hemaglutinin ein. Das Hemaglutinin, kurz HA, steht namensgebend als H in H5N1. Die Nummer gibt einen familiären Subtypen der Hemaglutininproteine an. Das Hemaglutinin ist der Bindungsrezeptor des Influenzavirus, der eine Bindung an bestimmte Oberflächenstrukturen der Wirtszellen vermittelt, sogenannte Sialinsäuren, die an Galaktosezuckerreste gebunden sind. Und genau hier liegt auch der Hund begraben, denn bisher konnten die Typ 5 HA-Proteine des Vogelgrippevirus, nicht oder nur sehr ineffektiv an die Bindungsvariante der humanen Sialinsäure mit dem Zuckerrest binden. Durch das Einbringen von Zufallsmutationen in den globulären Kopf des Proteins, welcher die Bindung vermittelt, wollten die Forscher nun herausfinden, ob diese Hinderung aufzuheben sei.
Um ein potentiell verstärkt bindendes Virus zu selektieren, wurden die neu gebildeten Mutantenviren in Zellkulturexperimenten auf Truthahnzellen ausgebracht, die beide Bindestrukturen, die menschliche (Sia-alpha2,6-GAL) und die Vogelvariante (Sia-alpha2,3-GAL) besitzen. Doch zuvor wurden diese Zellen mit einer aus dem Bakterium Salmonella enterica stammenden Sialidase behandelt, ein Enzym, dass spezifisch die alpha2,3-Variante, also die Vogelzellstruktur, schneidet, und somit Zellen generiert,welche ausschliesslich mit der humanen alpha2,3 Variante ausgestattet sind. Diese Zellen wurden als spezifische “Beute” vewendet um Viren zu isolieren, die spezifisch an die alpha2,3 Variante binden. Alle nicht-bindenden Viruspartikel wurden durch Waschen entfernt und die Binder wurden anschliessend aufgereinigt. Diese Viren, welche durch die eingebrachten Mutationen nun zu spezifischen Bindern gemacht wurden, untersuchten die Forscher in Gewebeproben von menschlichen Luftöhren, die die entsprechenden humanen Strukturen aufweisen. Dabei stellten sie fest, dass insgesamt neun Viren mit diversen neuen und bereits bekannten Mutationen entstanden waren. Um diese neuen Mutanten zu testen, verwendeten die Forscher Frettchen, da diese Tiere empfänglich sind für eine Infektion mit humanen Influenzaviren. Dabei zeigte sich, dass die neuen Viren zwar infektiös, aber weit weniger pathogen als das H5N1-Ausgangsvirus sind. Und das wirklich spektakuläre dieser Arbeit war das Ergebnis, dass diese neuen Viren nun im Gegensatz zu den Ausgangsviren, durch Tröpcheninfektion zwischen infizierten und nicht-infizierten Frettechen übertragbar waren.
Insgesamt ist zu sagen, dass die technologische Vorgehensweise der Mutation eines Proteins wie es in dieser Arbeit beschrieben wurde, durchaus al Standardmethode molekularbiologischer Labore angesehen werden kann. Durch die zielgerichtete Einbringung von Mutationen in die Bindestelle des HA-Proteins wurde bewusst dessen Bindungsaktivität und Spezifität verändert, doch dass Influenzavirus ist selbst ein Kandidat für enorme Mutationsraten bei der Replikation, was ja auch zu der Tatsache führt, dass die Vakzinierung jedes Jahr neu Ausgeführt werden muss. Also meines Erachtens ist dies eine interessante Arbeit, die weitläufige neue Einblicke in die komplexen Eigenschaften des Virus liefert und wertvolle Erkentnisse für zukünftige Vorkehrungsmassnahmen. Doch eine Anleitung für Bioterroristen kann ich in dieser Arbeit nicht erkenne, bin aber natürlich auch kein Spezialist auf diesem Gebiet.
Soviel dazu und zu dem ganzen Lärm, den diese Experimente verursachten.
Experimental adaptation of an influenza H5 HA confers respiratory droplet transmission to a reassortant H5 HA/H1N1 virus in ferrets. Masaki Imai et al. Nature (2012) doi:10.1038/nature10831
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Hier der sehr komplizierte Infektionsablauf der Malaria (Bild: Wikipedia)
Insgesamt haben die Forscher rund 800 Kinder in Tansania über drei Jahre ab der Geburt begleitet und bei Routinebesuchen verschiedene Messgrössen des Eisenstoffwechsels erhoben und diese anschliessend mit dem Auftreten einer Malariainfektion und der schwere des Verlaufs koreliert. Dabei stellten sie fest, dass ein Eisenmangel die Wahrscheinlichkeit eines nachweisbaren Parasitenbefalls fast 7-fach verringerte und einen schweren Parasitenbefall sogar 24-fach. Ausserdem wurde die Wahrscheinlichkeit einer schweren Malariaerkrankung in Kindern mit Eisenmangel 4-fach verringert. Das sind schon sehr gravierende Messwerte, die durch Medikamnte so nur selten erreicht werden.
Doch ganz neu ist diese Geschichte auch nicht. Ich beschäftige mich ja auch wissenschaftlich mit dem Eisenstoffwechsel und erinnere mich an ein beeindruckendes Paper von Hal Drakesmith und Silvia Portugal. Dort konnten die Forscher zeigen, dass durch die Parasiten der Malariainfektion im Blut die Bildung des Peptidhormon Hepcidin stimuliert wird. Dies führt dazu, dass Leberzellen kein Eisen mehr aufnehmen können, und somit der Infektionszyklus, der zum Teil in der Leber stattfindet und von Eisen abhängig ist unterbrochen wird. Dies resultiert in einer Hemmung von weiteren Malariainfektionen in Kindern mit einer bereits im Blut vorhandenen Parasiteninfektion.
Durch den Mangel an Eisen wird nun ebenfalls das Hormon Hepcidin gebildet, was zur Abreicherung von Eisen aus der Leber, einem Speicher für Eisen, führt. Dies würde dann ebenfalls die eisenabhängige Phase der Infektion in der Leber beeinträchtigen und könnte sowohl die Infektion, als auch die Malariaerkrankung abschwächen oder verhindern.
Diese Ergebnisse zeigen eindeutig, dass Programme zur Substitution von vermeintlichen Ernährungmangelerscheinungen sehr kritisch betrachtet werden sollten, da eine Gabe von Eisen in Malariaendemiegebieten durchaus zu einer Verschlimmerung der Situation führen könnte.
Es ist interessant wie viele unterschiedliche Anfragen wir bekommen. Leider trauen sich viele nicht und sind sehr zurückhaltend. Wir hoffen dass sich das bald ändert, wenn erkannt wird wie breit das Spektrum der vorgestellten Personen ist.
Wenn Ihr jemanden nennen wollt über den Ihr gerne mehr erfahren wollt, lasst es uns wissen.
Du kannst auch bei A Scientist a day teilnehmen, mehr Information dazu gibt es hier.
You can also participate in A Scientist a day, find more information in english here.
]]>Der Kater (med. Veisalgia), das Wort leitet sich vom Katarrh ab, womit er jedoch rein gar nichts zu tun hat, bezeichnet die bekannten Symptome einer leichten bis mittelschweren Alkoholintoxikation. Es handelt sich also um eine Vergiftung durch die Aufnahme von Ethanol und anderen toxischen Substanzen in alkoholischen Getränken.
Grundsätzlich sind für die Symptome des Katers die alkoholvermittelte Dehydratation, also ein systemischer Wasserverlust und die toxischen Abbauprodukte des Alkohols, die Acetaldehyde, verantwortlich. Wobei der Flüssigkeitsverlust zu Kopfschmerzen führen kann und die Acetaldehyde eine Zytokinaktivierung ähnlich einer Entzündungsreaktion bewirken. Zusammen resultiert das in den typischen unangenehmen Symptomen eines unangenehmen Unwohlseins.
Doch dagegen gibt es jetzt was. Scrubs Fans haben es schon mal gesehen, der Dehydratation kann man durch eine Salzlösungsinfusion entgegenwirken. Und wenn man dem Ganzen noch ein paar Vitamine und entzündungshemmende Substanzen zusetzt, scheint es sich als Verkaufsschlager für verkaterte Las Vegas Touristen bestens zu eignen. Und das ganze gibt es ab 90 $ für die Basisbehandlung im mobilen Bus-Katerhospital, bis zur Luxusvariante mit allen Zusätzen für 200$ per ärtzlich ausgebildetem Profikurier ins Hotelzimmer.
Laut der Homepage sind alle Substanzen von der FDA, der amerikanischen Gesundheitsbehörde, zugelassen und werden durch medizinisch geschultes Fachpersonal verabreicht. Auch eventuell vorhandene allergische Reaktionen, die zwar sehr selten aber möglich sind, werden berücksichtigt.
Ich bin mir nicht sicher, ob dies wirklich eine gute Idee ist, aber wenn es Menschen gibt, die bereit sind so viel auszugeben, um möglichts schnell wieder in Trinkstimmung versetzt zu werden, ist das wohl ein Resultat unserer Zeit.
Gefunden bei GIZMODO
Homepage Hangover Heaven
Dank Eurer Hilfe und Unterstützung werden wir noch viele spannende Profile erhalten und freuen uns auch auf die ersten Auswertungen die wir dazu machen können.
Gerne dürft Ihr Rückmeldung, Anmerkungen und Tipps hier oder unter den Artikeln posten. Falls Ihr einen Wissenschaftler Eurer Wahl habt, über den Ihr gerne mehr erfahren wollt, sagt es uns.
Interessant ist es auch zu erfahren was für ein Bild Ihr von der Wissenschaft oder den Wissenschaftlern habt.
Ich persönlich habe oft die Erfahrung gemacht, dass die Menschen überrascht waren als sie hörten, dass ich Wissenschaftlerin bin. `So siehst Du gar nicht aus?!´war oft der Kommentar. Ob das eher ein Lob oder eine Beleidigung war ist unklar. Es zeigt aber, dass es offensichtlich ein Bild davon gibt, wie Wissenschaftler angeblich sind, aussehen und ticken.
Um herauszufinden wie dieses Bild ist, nun die Frage an Euch: Wie sehen sie Eurer Meinung nach aus, was für Menschen sind das? Wie beurteilen Eure Mitmenschen sie?
Wir versuchen mit A Scientist a day zu zeigen wer die Menschen sind die Wissenschaft betreiben, oder wer bei den Entdeckungen und deren Umsetzung beteiligt ist oder war. Außerdem wer die Menschen sind, welche dieses zunehmens spezialisierte Wissen der allgemeinen Bevölkerung nahe bringen.
Ein ähnlicher Ansatz wird bei `This is what a Scientists looks like´ verfolgt. Dieses Projekt ist auch noch relativ neu und ermöglicht den Wissenschaftlern ebenfalls Ihr Gesicht zu zeigen. Auf dieser Plattform können Wissenschaftler Fotos von sich präsentieren und erklären wer sie sind, ihre Hobbies und ihre `menschliche´Seite zeigen. Da gibt es Tracy, die in ihrem Ganzkörperschutzanzug in die Kamera lacht und damit einen Einblick in ihre Forscherwelt als `infectious disease epidemiologist´ ermöglicht. Hier war sie als Epidemiologin für ansteckende Erkrankungen auch beim Ausbruch der durch das Bakterium Francisella tularensis verursachten Tularämie im Feld unterwegs. Diese häufig tödlich verlaufende Erkrankung bei Nagetieren kann auch auf den Menschen übertragen werden.
Es präsentiert sich hier auch der als Panda verkleidete Wissenschaftsschreiber Tim, die im kunstvollen Sprung festgehaltene passionierte Doktorin der Chemie und Tänzerin Leigh, der surfende analytische Chemiker und viele mehr. Die Information ist knapp, aber die Fotos sprechen meist schon für sich. Es sind `ganz normale´ Menschen, mit ihren Hobbies, die Fahrrad fahren, ihren Hund ausführen und auch ein Privat und/oder Familienleben neben ihrer Tätigkeit als Wissenschaftler haben.
Ein sehr schönes Projekt, das genau wie `A Scientist a day´ zeigen will wer die Wissenschaftler sind.
Mehr zu `A Scientist a day´ auf: Science-meets-society.com unter der Kategorie oder dem Stichwort A Scientist a day…
Mitmachen geht so: Info und Fragenkatallog, hier auch in englisch.
]]>3 Dinge zur Info:
Natürlich dürfen auch nach dem 01.04.2012 Profile eingereicht werden können. Viele haben uns Ihr Interesse bekundet, es aber aus Zeitmangel noch nicht geschafft Ihr Profil zu schicken. Das kann jederzeit nachgeholt werden und wir freuen uns über den Input und sind begeistert über die interessanten Lebensläufe/Wege.
Als Sprachen sind neben Deutsch auch Englisch und Spanisch erlaubt, also darf auch Länderübergreifend mitgemacht werden, das war das Ziel!
Wir wollen auch Profile von Wissenschaftlern die nicht mehr aktuell in der Forschung tätig sind! Wir wollen erfahren wo sie nun sind und was sie dazu bewegt hat.
Und wir wollen auch Profile von Menschen die von Haus aus keine wissenschaftliche Ausbildung haben, nun aber doch im Wissenschaftsbereich, beispielsweise in der Lehre, in Kindergärten, in der Öffentlichkeitsarbeit Wissenschaft vermitteln.
Wir freuen uns und danken jetzt schon für das grosse Interesse.
Hier noch einmal der link zum Fragenkatallog und der wichtigsten Info.
Werbung für unser Projekt auf Science careers, hier ist die Info in englisch erhältlich. ‘Scientist a Day’ Project Spotlights Scientists’ Dreams and Realities
Humanes Interefron alpha (Bild: Wikipedia)
Bei einer Infektion mit einem Krankheitserreger kommt es als erstes zu einer Aktivierung des angeborenen Immunsystems. Dieses erkennt Muster, die nur in Verbindung mit Kranheitseregern vorkommen und diese eindeutig von körpereigenen Zellen und deren Proteinen unterscheidet. Bei dieser Erkennung werden Signalkaskaden zeitnah aktiviert, die einen antiviralen Status der infizierten Zelle auslösen und diesen durch Signalmoleküle auch auf benachbarte, durch die Infektion gefährdete Zellen, übertragen können. Die angeborenen Immunantwort ist schnell, aber im Vergleich zur adaptiven Immunantwort relativ unspezifisch, hat aber die wichtige Aufgabe den Erreger zu kontrollieren, bis die viel langsamere adaptive Immunantwort etabliert ist.
Eines der wichtigsten antiviralen Signalproteine ist das Intereferon, das in zwei Gruppen mit jeweils mehreren Vertretern eingeteilt wird. Und die erste Gruppe, die Typ I Interferone sind massgeblich an der schnellen, angeborenen Immunantwort beteiligt. Die Typ I Interefrone, namentlich Interferon alpha und beta (mit zig subtypen), stimulieren wiederum eine ganze Phalanx der Interferon Stimulierten Gene (ISG). Und zu eben diesen gehört auch das IFITM3 (Interferon Induzierbares Transmembranprotein 3).
Nun konnten die Forscher anhand einer Knock-Out Maus, also einer gezüchteten Mauslinie, bei der gezielt das Gen für IFITM3 ausgeschaltet wurde, zeigen, dass es selbst bei der Infektion mit geringpathogenen Influenzaviren, also relativ unproblematischen Vertretern der Influenzaviren, zu schwersten Krankheitsverläufen mit hoher Sterblichkeit kam. In den nicht genmanipulierten Kontrollmäusen lösten die Viren nur geringfügige Symptome aus.
Ausserdem untersuchten die Forscher menschliche Patienten, die während einer Influenzainfektion ins Krankenhaus eingeliefert werden mussten und mit Lungenentzündungen oder schweren Folgeerkrankungen eine intensivmedizinische Behandlung benötigten. In diesen Patienten fanden sie ein signifikant erhöhtes Auftreten einer Mutation im IFITM3 Gen. Bei der beobachteten Mutation handelt es sich um eine Veränderung in einem regulatorischen Element und in Zellkulturversuchen zeigte sich, dass diese Mutation im IFITM3 Gen die Blockierung der Influenzainfektion erheblich verringerte.
Diese Resultate erklären sicherlich nicht die schwerwiegenden Verläufe der letzten Influenzapandemien, da es in einem Mass zu tödlichen Verläufen kam, der nicht durch die natürliche Anzahl solcher Mutationen zu erklären ist. Doch die Parameter, die die schwere einer Influenza-Epidemie oder -Pandemie beeinflussen sind mit grundsätzlich multifaktoriell und von Eigenschaften sowohl des Infizierten, wie auch des Virus abhängig. Ausserdem soielen soziale und kulturelle faktoren eine grosse Rolle. Aber diese Entdeckung eröffnet die Möglichkeit neue Medikamente auf der Wirkweise der IFIT Proteine zu entwickeln.
IFITM3 restricts the morbidity and mortality associated with influenza. Aaron R. Everitt, The GenISIS Investigators, et al. (2012) NATURE. doi:10.1038/nature1092
Escherichi coli Bakterien (Bild: Wikipedia)
Der Mensch lebt heute in einer relativ sauberen Umgebung. Natürlich sind wir immer noch einer Menge von Mikroorganismen ausgesetzt, doch durch zu viel Putzmittel und Antibiotika, hat sich deren Zusammensetzung stark in Richtung von problematischen Bakterien und anderen Bugs entwickelt. Und es fällt nicht schwer sich vorzustellen, wie unterschiedlich das bei unseren Vorfahren aussah. Sie lebten im Dreck, und waren ständig im Kontakt mit Materialein und Nahrungsmitteln, die wir heute als unsauber und verdorben ansehen würden. Das war natürlich nicht nur vorteilhaft, so geht man zum Beispiel heute davon aus, dass die von Schimmelpilz gebildeten krebserregenden Aflatoxine, eine hohe Sterblichkeit in unseren frühen Getreideproduzierenden Vorfahren auslöste, doch evolutiv hat sich unser Immunsystem genau auf solche hohen Belastungen mit Mikroorganismen eingestellt, und das hat sich in dem kurzen Zeitraum, den wir nun zivilisiert und sauber verleben, nicht geändert.
Die „Hygiene-Hypothese” geht davon aus, dass genau diese Sauberkeit für viele der heute in Industrieländern beobachteten Autoimmunerkrankungen wie Allergien, Asthma und entzündliche Darmerkrankungen, verantwortlich ist. Diese Hypothese beruht auf den Beobachtungen, dass die Prävalenzen dieser Krankheiten in den Entwicklungsländern viel geringer bis gar nicht vorhanden sind. Doch beweisen ließ sich das bis jetzt nur lückenhaft. Gezeigt wurde, dass da Immunsystem von Neugeborenen stark auf diese ersten Reize durch Mikroorganismen und Viren reagiert und dies zu einer Balance zwischen den verschiedenen Armen des Immunsystems führt. Wird dieses Gleichgewicht nun gestört durch eine nahezu keimfreie Umgebung, scheint das Immunsystem später dazu zu neigen aus dem Ruder zu laufen und ungewünschte Reaktivitäten zu produzieren.
Die Wissenschaftler um Richard S. Blumberg von der Harvard Medical School in Boston verwendeten ein spezielles keimfreies Maushaltungsmodell. Normalerweise wird direkt nach der Geburt eines Jungtieres durch Kontakt mit der Mutter und durch das Säugen, die Darmflora angeimpft. Das Jungtier kommt also vollkommen steril auf die Welt und muss die für die Verdauung nötigen Bakterien und anderen Mikroorganismen erst von der Mutter und der Umgebung übertragen bekommen. Dies kann man jedoch durch einen operativen Eingriff der tragenden Mutter verhindern, bei dem die Gebärmutter mit den fertigen Jungtieren vor der Geburt entnommen wird, sterilisiert und die somit sterilen Jungtiere dann in einem keimfreien Isolationsinkubator von Hand groß gezogen werden. Dadurch entstehen Mäuse, die keinerlei Mikroorganismen beherbergen, weder im Darm noch auf der Körperoberfläche. Diese Tiere müssen mit einer speziellen Nahrung ernährt werden, da es ohne Bakterien sehr kompliziert wird normale Mausnahrung zu verdauen. Aber sie stellen ein wertvolles Modellsystem für den Einfluss der Myriaden von kommensalen Bakterien und anderen Mikroorganismen dar, die wir täglich mit uns herumtragen, und die uns bei unzähligen Aufgaben zur Hand gehen.
In den Experimenten wurden die Jungtiere entweder keimfrei gehalten, oder am ersten Tag nach ihrer keimfreien Geburt in die normale „pathogenfreie” Tierhaltung überführt, was zu einer Besiedlung mit den üblichen Mikroorganismen führte. Die dritte Gruppe wurde erst im Erwachsenenalter in die normale Tierhaltung überführt, um den zeitlichen Einfluss dieser Besiedlung zu untersuchen.
Und was die Wissenschaftler dabei fanden stell meines Erachtens den ersten funktionellen und nicht nur deskriptiven Beweis für die Hygiene-Hypothese dar.
Sie stellten fest, dass es in den Tieren, die erst im Erwachsenenalter mit Mikroorganismen konfrontiert wurde, zu einer Anreicherung sogenannter invarianter natürlicher Killer T-Zellen (iNKT) in den Schleimhäuten der Lunge und des Darmes kam. Diese Zellen sind an wichtigen Funktionen des Immunsystems und der Abwehr von Mikroorganismen beteiligt, diverse Studien haben aber auch gezeigt, dass es sich bei den iNKT-Zellen um einen auslösenden Faktor von Autoimmunerkrankungen handelt. Diese Zellen werden über einen Botenstoff, das Chemokin CXCL16, zum Ort des Geschehens geleitet. Dieser Botenstoff wird scheinbar maßgeblich durch das Vorhandensein von kommensalen Mikroorganismen reguliert wird.
Um den Einfluss der iNKT-Zellen weiter zu entschlüsseln verwendeten die Forscher induzierte Modelle von entzündlichen Erkrankungen des Darmes und der Lunge um die Situation bei Asthma oder Morbus Crohn nachzustellen. Dabei stellten sie fest, dass die iNKT-Zellen der keimfrei aufgewachsenen Tiere zu einer Verstärkung der Symptome und einer gesteigerten Sterblichkeit der entsprechenden Tiere führte. Dies wurde dadurch untermauert, dass die Gabe eines spezifischen Antikörpers, der zur Elimination der iNKT-Zellen führte, diese Symptomatik unterbinden konnte.
Zusammengefasst wurde also gezeigt, dass es durch die im Darm befindlichen Mikroorganismen zu einer negativen Regulation des Chemokins CXCL16 kam, was wiederum eine Abreicherung der invarianten NKT-Zellen zur Folge hatte. Da diese maßgeblich an der Entstehung von autoimmunvermittelten Entzündungsreaktionen beteiligt sind und für die Entstehung von Asthma oder Morbus Crohn mitverantwortlich gemacht werden können, kann der kausale Zusammenhang zwischen Darmflora und Autoimmunität geschlossen werden.
Meine Eltern sagten immer: „Dreck macht Speck!” wenn wir als Kinder gerade mal wieder besonders in Dreck suhlten und irgendwie scheint da etwas Wahres dran zu sein. Ich denke die Take-Home-Message hier sollte sein: Kinder sollten möglichst viel Kontakt mit natürlich vorkommenden Mikroorganismen haben, wie sie zum Beispiel im Boden, in natürlichen Nahrungsmitteln oder Freiwasser vorkommen. Und alles mit Desinfektionsmitteln zu säubern oder Kinder bei der ersten Erkältung sofort mit Antibiotika vollzustopfen, ist definitiv kontraproduktiv. Nicht nur in Anbetracht auf die Ausbildung antibiotikaresistenter Krankheitserreger sondern eben auch in Hinsicht auf die Entstehung von autoimmuninduzierten Entzündungserkrankungen. Und ich könnte mir vorstellen, dass Ähnliches auch auf die Entstehung von Allergien zutrifft. Das soll natürlich nicht heißen, dass ich meine Tochter auf der Toilette in der Autobahnraststätte die Klobrille ablecken lassen würde. Aber die übertriebene Angst vor Krankheitserregern ist vollkommen überzogen.
Seid Ihr NaturwissenschaftlerInnen? Habt Ihr einen Naturwissenschaftlichen Hintergrund? Kommuniziert Ihr Wissenschaft? Kennt Ihr jemanden, der diesem Profil entspricht und den/die Ihr gerne vorstellen möchtet oder über den/die Ihr mehr erfahren wollt? Dann seid Ihr Kandidaten für `A Scientist da day´.
Mehr zum Projekt `A Scientist a day´
Nach dem Motto `Gib der Wissenschaft ein Gesicht´ wird `A Scientist a day´ den/die WissenschaftlerIn oder jene, die Wissenschaft vermitteln, vorstellen. Die Idee dahinter – der Wissenschaft ein Gesicht geben. Es soll das längst überholte Bild des verrückten kitteltragenden Wissenschaftlers ins rechte Licht gerückt (oder bestätigt?) werden. Das Kennenlernen der vorgestellten Personen ermöglicht einen Blick hinter die Kulissen. Dadurch soll die Distanz und Zurückhaltung gegenüber wissenschaftlichen Themen geschmälert oder gar auflöst werden.
Nimm teil an `A Scientist a day´. Stelle Dich oder einen Kollegen/Bekannten vor. Empfehle das Projekt weiter. Sag uns über wen Du gerne mehr erfahren würdest. Nutze diese Gelegenheit um die Wissenschaft mal aus einem anderen Blickwinkel zu zeigen.
Wie das geht? Ganz einfach, einige wenige Fragen beantworten, ein Foto schicken und der Rest wird von uns erledigt.
Wohin schicken? An info(at)science-meets-society.com
Wann? Voraussichtlicher Start ist der 01.04.2012 – das ist kein Scherz!
Wo? `A Scientist a day´ wird auf www.Science-meets-society.com präsentiert. Begleitende Artikel wird es auch hier auf Scienceblogs geben.
Wir freuen uns über Eure Beteiligung und Anregungen.
Der Fragenkatalog:
Personenfeld:
Foto(s) des Wissenschaftlers/der Wissenschaftlerin und /oder seines/Ihres Teams (darf lustig sein…)
Name, Alter, Geschlecht, aktuelle Beschäftigung
1. Wie bist Du zur Wissenschaft gekommen – die Entstehungsgeschichte…
2. Bist Du dort gelandet wo Du Dich anfangs gesehen hast? Wo bist Du jetzt und warum?
3. Was ist Deine größte wissenschaftliche Errungenschaft?
4. Was ist Deiner Meinung nach DIE größte/wichtigste wissenschaftliche Errungenschaft/Neuerung?
5. Wer ist für Dich der/die größte WissenschaftlerIn aller Zeiten?
6. Welche Frage der Wissenschaft würdest Du gerne beantwortet haben?
7. Welche(n) Organismus/ Krankheit/ Stoffwechselweg/ Formel/ Phänomen hättest Du gerne benannt und wie würde der Name lauten?
8. Was sollte an der Wissenschaft anders sein?
9. Wie sieht für Dich die Wissenschaft der Zukunft aus?
10. Was war/ist der größte Fehler/ das größte Manko der Wissenschaft?
Mehr dazu auf Science-meets-society.com
Projektvorstellung
Konzept und Fragenkatalog
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Arch Sex Behav. 2011 Nov 1. [Epub ahead of print]
The Mere Anticipation of an Interaction with a Woman Can Impair Men’s Cognitive Performance.
Nauts S, Metzmacher M, Verwijmeren T, Rommeswinkel V, Karremans JC.
Source
Behavioural Science Institute, Radboud University Nijmegen, Montessorilaan 3, 6500 HE, Nijmegen, The Netherlands, s.nauts@psych.ru.nl.
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Der wichtigste Grund ist wohl, dass das HCV ein mistiges kleines Drecksding ist, das sich den meisten sehr gut funktionierenden Praktiken entziehen kann.
Das HCV ist ein behülltes RNA-Virus aus der Familie der Flaviviridae. Dies sind Viren, die im Viruspartikel ein RNA-Genom transportieren und dasselbe über eine RNA-Polymerase vervielfältigen. Das ist schon an sich eine Ausnahme, da es zu keinem Zeitpunkt des Replikationzyklus ein DNA-Intermediat besitzt. Das RNA-Molekül besitzt eine positive Orientierung und eine Länge von 9,6 Kilobasen. Es ist also klein, es gibt aber auch noch kleinere, wie zum Beispiel das DNA-Genom des HBV mit nur 3,2 Kilobasen. Für die Infektion der Wirtszelle, wahrscheinlich fast immer eine Leberzelle/Hepatozyte, bindet das Virus an Oberflächenproteine der Wirtszelle. Zu diesen gehören CD81, Claudin1 und weitere. Danach wird das Virus über ein sogenanntes „Clathrin-coated-pit” in ein Endosom aufgenommen. In diesem Kompartiment ändert sich anschließend der pH, wodurch es zu einer Verschmelzung der viralen Lipiddoppelmembranhülle mit der Membran des Endosoms kommt. Dadurch wird das interne Proteingebilde, das Kapsid, das die virale RNA beinhaltet, ins Zytoplasma der Zelle freigegeben. Nach der Öffnung des Kapsids kann die virale RNA direkt in das virale Polyprotein umgeschrieben werden. Dies geschieht, da alle viralen Proteinsequenzen sequentiell hintereinander auf dem RNA-Genom kodiert sind und als ein Ganzes translatiert werden. Erst danach kommt es durch Proteasen, virale und zelluläre, zum Zerschneiden des Polyproteins, wobei die einzelnen reifen HCV-Protein entstehen. Außerdem wird das RNA-Genom vervielfältigt, um es in neuen Nachkommenviren verpacken. Der Zusammenbau der Nachkommenviren ist ein extrem komplexer Vorgang, der assoziierte Lipipartikel und diverse zelluläre Proteine beinhaltet. Und die fertigen Nachkommenviren verlassen die Wirtszelle dann durch „Budding” ins endoplasmatische Retikulum, von wo sie durch Sekretionsprozesse aus der Zelle ausgeschleust werden. Es handelt sich also um eine nicht-lytische Replikation, bei der es nicht zur Zerstörung der Wirtszelle kommt.
Das HCV ist ein weltweites Problem mit wahrscheinlich bis zu 200 Millionen Infizierten. Eine HCV-Infektion ist inzwischen die Hauptursache für Lebertransplantationen und führt bei chronisch Infizierten in vielen Fällen über eine Leberentzündung und Zirrhose zur Entwicklung eines Hepatozellulären Karzinoms, eine Tumorart, die sehr schlechte Behandlungsaussichten besitzt.
Nun zu der Frage warum es immer noch kein wirksames Vakzin gegen das HCV gibt. Ich zähle mal auf was man weiß:
1. Die Leber ist per se ein Organ, dass Aufgrund seiner Aufgabe, Nahrung aufzubereiten, ständig mit potentiellen Antigenen (körperfremden Proteinbausteinen) aus dem Darm konfrontiert ist und es tunlichst vermeiden muss, gegen diese ungefährlichen Proteine eine Immunantwort zu generieren. Das ganze wird als “tolerogenes” Microenvironment beschrieben. Soll heißen, dass die meisten Nahrungs-Antigene (auch Verdauungsprodukte der bakteriellen Darmflora), die in der Leber ankommen, nicht schädlich sind und deshalb zur organspezifischen Ausbildung einer Toleranz führen. Dies haben sich die Hepatitis Viren zunutze gemacht, weshalb sie auch so gut getarnt und problematisch sind.
2. Das HCV ist ein RNA Virus, es repliziert sein genetisches Material über eine ziemlich fehlerhafte RNA-Polymerase, die statistisch gesehen in jedem Replikationszyklus einen Fehler, also eine Mutation ins Genom einbaut. Das wäre eigentlich ein Problem, und führt auch in manchen Fällen zu einem defekten Virus, der sich nicht mehr weiter vermehren kann, es führt aber eben auch dazu, dass sich die entsprechenden Sequenzen so schnell verändern, dass das Immunsystem nicht nachkommt eine spezifische Antwort zu generieren. Dies unterscheidet das HCV z.B. vom HBV. Vom infizierenden Virusstamm spalten sich innerhalb kürzester Zeit Unmengen genetisch unterschiedlicher „Quasispezies” ab, die jeweils eine eigene spezifische Immunantwort benötigen würden.
3. Außerdem hat sich das HCV im Lauf seiner Entwicklung ein ganzes Arsenal von Immunevasionsstrategien einfallen lassen, d.h. es unterdrückt aktiv die Etablierung sowohl der innaten/angeborenen, als auch der adaptiven Immunantwort, was zu der sehr hohen Rate von chronischen Infektionsverläufen führt. Das sind die ganz fiesen und hinterlistigen Sachen. Hier mal ein paar Beispiele:
Angeborenen Immunität: Bei der angeborenen Immunität handelt es sich um die Schnelle Eingreiftruppe unseres Körpers. Sie beruht auf sogenannten Mustererkennungsrezeptoren, die bestimmte Strukturen von pathogenen Krankheitserregern erkenne. Sie ist nicht spezifisch, muss ihr Antigen also nicht erst lernen, kann daher aber sofort wirksam werden. Beim HCV sind dies zelluläre Rezeptoren, die das bei der RNA-Replikation entstehende doppelsträngige RNA-Molekül als fremd erkenne, da in der menschlichen Zelle keine doppelsträngigen RNA-Moleküle vorkommen. Dafür zuständig sind die Rezeptoren RIG-I, PKR und TLR-3. Deren Aktivierung führt zur Generierung eines Signales, das ein antivirales Programm in der Zelle startet.
Doch die verschiedenen Proteine des HCV greifen diesen Signalweg an mindestens vier Stellen an und verhindern so die Signalweiterleitung, was die angeborene Immunantwort stört, wenn nicht sogar komplett verhindert. Da es bei der Aktivierung der angeborenen Immunantwort auch zur Ausschüttung von Signalstoffen/Zytokinen kommt, welche andere benachbarte Zellen „vorwarnen”, worauf diese bereits vor der Infektion mit einem antiviralen Programm beginnen können, ist dieser Eingriff durch das HCV noch profitabler.
Adaptive Immunität: Bei der adaptiven Immunantwort handelt es sich um ein sehr viel leistungsfähigeres System, dass sich potentiell auf Milliarden bis Billionen verschiedene Erregerantigene einstellen kann. Doch zu Beginn der Infektion sind die spezifischen Antigenrezeptoren nur auf einer sehr geringen Zahl von Immunzellen vorhanden, die erst aktiviert werden müssen und sich dann zu vervielfältigen beginnen, um eine effektive Immunantwort zu generieren. Dies dauert seine Zeit, ca. eine Woche, ist dagegen um ein vielfaches effektiver als die angeborene Immunantwort. Im Gegensatz zu den B-Zellen, die nach der Bindung ihres spezifischen Antigens mit der Produktion von löslichen Antikörpern beginnen, benötigen die T-Zellen, die Soldaten des Immunsystems ein spezifisch präsentiertes Antigen. Kommt es also zum Absterben einer virusinfizierten Zelle kann eine Fresszelle die Überreste oder auch frei Viruspartikel aufnehmen und verarbeiten. Sie begibt sich danach in einen Lymphknoten und verarbeitet die aufgenommen Proteine, zum Beispiel virale HCV-Proteine, von einem zellulären Mechanismus zerschnitten und auf die sogenannten MHC-Proteine geladen. Diese transportieren dann die Antigen, kurze Proteinschnipsel die sie an genau definierten Stellen auf ihrer Spitze binden, an die Zelloberfläche. Dort kann die T-Zelle spezifisch und ausschließlich den Komplex aus Antigen und MHC-Molekül erkennen, und beginnt mit der Aktivierung einer Immunantwort. Die T-Zelle und ihre durch die Aktivierung entstandenen Klone begeben sich daraufhin auf die Suche ihres spezifischen Antigens und beginnen am Ort der Infektion mit der Immunantwort. Dieser sonst gültige Prozess scheint einzigartigerweise in der LEber etwas anders abzulaufen, wo die Aktivierung direkt an Leberzellen stattfindet und erneut eine tolerogene Richtung der Antwort befürwortet. Letztendlich werden infizierte Zellen dann durch die T-Zellen entweder direkt getötet, oder durch Ausschüttung antiviraler Proteine dazu gebracht, das Virus selbst zu bekämpfen.
Auch hier hat sich das HCV ein paar fiese Tricks ausgedacht. Als erstes ist auch direkt die hohe Mutationsrate problematisch, denn bis sich eine spezifische T-Zellantwort gebildet hat, kann das entsprechende Protein bereits mutiert sein und die infizierte Zelle präsentiert dann entsprechend die mutierte Variante, was die Antwort entweder schwächt oder komplett inaktiviert. Außerdem scheinen T-Zellen in der Leber bei einer zu lang anhaltenden Konfrontation mit Antigenen, wozu es durch solche Mutationen kommen kann, in einen „erschöpften” Zustand zu wechseln. Dies ist wahrscheinlich ein Mittel, um einen überbordende Immunantwort zu unterbinden, um Schäden am Gewebe zu minimieren. Doch es verhindert eben auch, das Virus erfolgreich zu bekämpfen.
Außerdem kommt es zur Unterdrückung der T-Zellen durch sogenannte regulatorische T-Zellen. Diese sind die Gegenspieler der angriffslustigen Variante, und sie unterdrücken ebenfalls aus dem Ruder laufende Immunantworten um Schäden am Gewebe zu verhindern.
Es ist also ein multifaktorieller Prozess, der das HCV so unantastbar und elusiv macht. Doch im Herbst 2011 sind zwei hochwirksame neue Medikamente auf den Markt gekommen. Sie greifen ganz spezifisch die Funktion von HCV-Enzymen an und haben die Heilungsrate bei chronisch Infizierten Patienten von ca. 50% auf bis zu 96% (je nach Patientengruppe) gesteigert. Und es sind weitere vielversprechende Kandidaten in der klinischen Erprobung. Außerdem wird an verschiedenen zellulären Therapien und therapeutischen Vakzinen, also Impfungen die nach der Infektion zum Einsatz kommen, gearbeitet.
Ein grossteil der unvollständigen Daten stammt aus:
Failure of innate and adaptive immune responses in controlling hepatitis C virus infection. Robert Thimme, Marco Binder & Ralf Bartenschlager. (2012) FEMS Microbiology Reviews; DOI: 10.1111/j.1574-6976.2011.00319.x
Diese trifft zu, wenn die Personen bisher nicht geimpft waren, in der Kindheit nur eine der Impfungen erhalten hatten oder der Impfstatus unklar ist.
Nachtrag: Diese Empfehlung ist auch in der STIKO Tabelle von 2011 so vorgesehen.
Grund ist die Zunahme der Masernfälle in den letzten Jahren, die wohl größtenteils auf die Impfmüdigkeit oder falsche Ängste zurückzuführen ist. Insgesamt gab es im Jahr 2011 1500 Masernfälle in Deutschland und davon 400 in Bayern. Während es im Vorjahr nur etwas über 200 waren. Dies ist ein massiver Anstieg, der den Fachleuten erhebliche Sorgen bereitet. Und neu ist auch, dass es mehr und mehr Jugendliche und junge Erwachsene trifft, die ganz anders auf die Infektion reagieren als Kinder. Seit 2009 war ca. ein Drittel der mit dem Masernvirus Infizierten über 18 Jahre alt.
Das Masernvirus ist ein rein humanpathogenes Virus, aus der Gruppe der Paramyxoviren. Es wird durch Kontakt- oder Tröpfcheninfektion übertragen und führt nach einer 10-14 tägigen Inkubationszeit zur ersten Phase der zweiphasigen Erkrankung. Dabei treten für drei bis vier Tage die typischen Symptome auf, die als die drei V’s beschrieben werden: Verschleimt, verheult, verschwollen. Das beinhaltet Fieber, Augenrötung und Kopfschmerzen und weitere Symptome. Danach tritt dann am 14. Bis 15. Tag das typische Masernexanthem auf, der Hautausschlag mit roten Punkten, der sich innerhalb von 24 Stunden über den Körper ausbreitet.
Im Gegensatz zur landläufigen Meinung, und wie man an den höchst gefährlichen Masernparties erkennt, kann es bei einer Masernerkrankung zu massiven und schwerwiegenden Komplikationen kommen. Beispielsweise treten Mittelohr- und Lungenentzündungen auf und auch Durchfälle können problematisch sein. In ca. einem von 1000 Fällen kann es zu einer Encephalitis/Menigoencephalitis kommen, also einer gefährlichen Hirnentzündung/Hirnhautentzündung, die in 20-40% der Betroffenen bleibende Schäden wie geistige Behinderungen oder motorische Lähmungen nach sich ziehen kann. Darüber hinaus verläuft diese in bis zu 20% der Encephalitispatienten tödlich.
Ein weiterer höchst problematischer Verlauf kommt nach der Infektion von Säuglingen vor, die Subakute Sklerosierende Panencephalitis (SSPE). Dabei entwickelt sich nach der Primärinfektion ein chronischer Krankheitsverlauf. Grund dafür ist wahrscheinlich ein durch Mutation degeneriertes Virus, welches keine vollständigen Viruspartikel mehr ausbilden kann, sich aber von Zelle zu Zelle weiterverbreitet. Diese kann noch nach Jahrzehnten, im Durchschnitt aber nach sieben Jahren zu schwerwiegenden Komplikationen einer Hirnentzündung führen, die fast immer mit einem Koma oder dem Tod des Patienten endet. Früher ging man von einer Rate von einem Fall in einer Millionen Infizierten aus, doch diese Zahl wurde inzwischen auf einen in einhunderttausend Fällen korrigiert. Glücklicherweise sind die Gesamtzahlenrückläufig, was auf die Masernimpfungen zurückzuführen ist.
Nur Impfen kann gegen diese Komplikationen helfen. Denn auch Säuglinge, die erst nach Erreichen des zweiten Lebensjahres geimpft werden können, werden durch die sogenannte Herdenimmunität geschützt. Dabei müssen im Falle der Masern 83-94% der Menschen geimpft sein, um einen Schutz der nicht geimpften zu gewährleisten. Die Herdenimmunität tritt bei Krankheitserregern auf, die nur von Mensch zu Mensch übertragen werden können und kein sekundäres Reservoir wie Tiere oder andere Überlebensräume besitzen. Es kommt bei ausreichendem Impfschutz der Bevölkerung zu einem Kollaps der Erregerpopulation und dieser kann nicht weiter zirkulieren.
Außerdem sind die Nebenwirkungen der heute gängigen Mumps-Masern-Röteln Impfstoffe minimal und im Vergleich zu den möglichen Komplikationen der Erkrankung vernachlässigbar. Dies spiegelt sich in den Empfehlungen der nationalen und internationalen Impfkomissionen wieder.
Also meine persönliche Vorgehensweise: Impfen, und zwar gegen Alles was möglich ist!
Quellen:
Bayrische Landesarbeitsgemeinschaft Impfen (LAGI)
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Der erste Zweck dieses Meetings war für mich ein Wiedereinstieg in die aktuellen Entwicklungen der Virologie an sich, da ich mich die letzten vier Jahre mit mehr klinischen Fragestellungen beschäftigt hatte. Und das hat auch gut geklappt. Ich habe eine Menge interessante Vorträge gehört und auch selbst über meine Daten in der Transplantationsforschung an Hepatitis C Infizierten Leberempfängern berichten dürfen.
Doch hier will ich über etwas anderes schreiben.
Üblicherweise hängen die Organisatoren am Ende eines solchen Meetings noch den einen oder anderen Starvortragenden an, um ein prämatures Abreisen der Teilnehmer zu minimieren. Und das war auch diesmal so. Wir kamen in den Genuss einer Keynote-Lecture von Peter C. Doherty.
Bild: www.advance.org
Geboren in Australien nahe Brisbane studierte er an der Universität von Queensland Veterinärmedizin und erwarb dort den Bachelor und den Master. Anschließend zog es ihn nach Edinburgh, wo er seinen PhD absolvierte. Er arbeitete zusammen mit Rolf Zinkernagel an der Erforschung der MHC-Moleküle, wofür die beiden im Jahr 1996 den Nobelpreis erhielten. Diese zellulären Strukturen, sind für die Präsentation von pathogenen Proteinen ans Immunsystem zuständig. Diese Präsentation ermöglicht es dem Immunsystem zum Beispiel virusinfizierte Zellen zu erkennen und zu bekämpfen. Dabei werden Proteine des Krankheitserregers im Inneren der Zelle zu kurzen Schnipseln zerteilt und an die MHC-Moleküle gebunden. Dieser Komplex wird dann an die Oberfläche transportiert um dort von immunologischen Effektorzellen, den T-Zellen mit ihrem Rezeptor erkannt zu werden. Findet dies statt, so startet die T-Zelle ein Angriffsprogramm, das mit dem Tot der virusinfizierten Zelle und der Vervielfältigung der entsprechenden T-Zelle endet. Dies dient erstens der Eliminierung der virusproduzierenden Zelle und zweitens der Ausbildung einer „ Armee” von gleichartigen T-Zelle, die alle denselben Rezeptor tragen, um weitere virusinfizierte Zellen zu entfernen. Außerdem kommt es nach der erfolgreichen Ausmerzung der Viren zur Bildung einer Gruppe von Erinnerungszellen, die bei erneuter Infektion mit diesem Virus viel schneller einsatzbereit sind und eine Immunität gegen diesen Erreger vermitteln. Dieser Prozess wird auch bei der Vakzinierung ausgenützt.
Peter C. Doherty beschäftigt sich inzwischen mit dem Influenza-Virus und der gerichteten Immunantwort gegen denselben. Er war maßgeblich an der Erforschung der saisonalen Grippeviren beteiligt und ist mit dem WHO-Netzwerk der Grippeüberwachung assoziiert. Er war auch als Autor auf der Science-Publikation geführt, welche im Januar eine Pause der Forschungsarbeiten zur Transmission von hochpathogenen Influenzaviren, ankündigte.
Davon abgesehen beschäftigt er sich mit altersbedingten Effekten auf die Immunantwort gegen Influenzaviren. Er untersucht sowohl in ganz jungen als auch in sehr alten infizierten Patienten die altersbedingten Unterschiede in der Entwicklung und Etablierung der Immunantwort. Ein Satz aus seiner Präsentation lautete:” I’ve been working a lot with children’s immune responses to influenza. Children are a great model-organism for humans.” Übersetzt (Anm. des Autors): „Ich habe viel mit Immunantworten gegen Influenza in Kindern gearbeitet. Kinder sind ein großartiger Modellorganismus für Menschen.” Das ist ein typischer Wissenschaftlerwitz, der keineswegs die Kinder herabstufen soll, sondern vielmehr verdeutlichen soll wie wichtig es ist, auch mit Patienten zu arbeiten, die nicht den „Üblichen” entsprechen, da es eben massive Unterschiede gibt zwischen einem Dreißigjährigen „Normalpatienten” und einem zwei- oder 90-jährigen Patienten.
Zum Beispiel konnte P.C. Doherty zeigen, dass eine frühe Infektion mit Influenza dem typischen Verlust spezifischer Zellen im Alter entgegenwirken kann. So konnten in geriatrischen Patienten nur noch sehr wenige spezifische T-Zellen mobilisiert werden, wohingegen Gleichaltrige mit einer lange zurückliegenden Infektion, vergleichbare Antwortlevel erreichten, wie die Mittelalten.
Ein großartiger und humorvoller Mensch, der nach einem langen, erfolgreichen und arbeitssamen Leben ein bemerkenswert lockeres Wesen erhalten konnte. Vielleicht liegt das an seinen australischen Genen?
Grundsätzlich wird diese Arbeitskleidung laut vorangegangenen Versuchen mit Aufmerksamkeit und Sorgfalt in Verbindung gebracht. Die Frage war nun: Lassen sich diese Attribute auch auf den physikalischen Träger des Kittels übertragen. Um dies zu untersuchen, wurden Probanden einem Stroop-Test unterzogen, bei welchem kognitive Leistungen ermittelt werden können. In Gruppen wurde den Probanden nun ein weißer Laborkittel überreicht, der einmal als der eines Arztes und in der zweiten Gruppe als der eines Malers vorgestellt wurde. Und siehe da, die Probanden im potentiellen Arztkittel schnitten deutlich besser ab als jene im profanen Malerkostüm.
In einem weiteren Experiment untersuchten die Psychologen, ob es bei diesem Effekt auch um das tatsächliche Tragen der Kittel ginge, oder ob das reine Vorhandensein des Kittels im Raum schon genüge. Dabei zeigte sich, dass die wahre Steigerung der kognitiven Leistungen nur beim tatsächlichen Tragen der magischen Uniform stattfindet.
Die Forscher kreierten auch gleich noch einen neuen Namen für ihre Entdeckung und nannten sie “enclothed cognition”, also soviel wie “eingekleidete Wahrnehmung” (anm. des Autors!).
Diese höchst sympathische Arbeit wurde im Journal of Experimental Social Psychology publiziert:
Adam, H & Galinsky, AD; Enclothed Cognition. (2012) JOURNAL OF EXPERIMENTAL SOCIAL PSYCHOLOGY. DOI: 10.1016/j.jesp.2012.02.008
Gefunden bei GIZMODO.de
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Ich habe ja die letzten Jahre im Feld der Lebertransplantation gearbeitet und während dieser Zeit habe ich mich mit der Untersuchung der Immuntoleranz beschäftigt (mehr hier).
Immuntoleranz bedeutet, dass der Organempfänger die normalen Abstoßungsreaktionen des Körpers gegen das verpflanzte Organ überkommt und ohne die Einnahme von immunsuppressiven Medikamenten lebt. Das ist relevant, da diese Medikamente, von ihrem enormen Nutzen nach der Transplantation abgesehen, massive Nebenwirkungen besitzen. So kommt es zu Bluthochdruck, Diabetes, Herzkrankheit, Infektionen und Krebs. Aus diesem Grund ist die Etablierung einer Methode, die die Toleranz auslösen kann, der Heilige Gral der Transplantationsforschung.
In den Leberempfängern meiner Studien war es möglich die Immunsuppression über einen Zeitraum von 6-9 Monaten zu minimieren und dann komplett abzusetzen. Dies war in ca. 20% der Patienten erfolgreich, und in den Übrigen wurde die Immunsuppression wiedereingesetzt. Dies bleibt ohne Konsequenzen für den Patienten. Doch die ist Einzigartig in Leberempfängern und lässt sich höchstwahrscheinlich auf die Tatsache zurückführen, dass die Leber ständig mit „fremden” Materialien aus der Verdauung umzugehen hat, gegen welche die Initiierung einer Immunantwort katastrophal wäre. Auf diesen tolerogenen Eigenschaften der Leber, basiert wahrscheinlich auch die Toleranz, die nach der Transplantation einer Leber, erzielt werden kann. Bei anderen Organen wie Herz, Lunge oder Nieren, ist das nicht so. Es gibt zwar Berichte über tolerante Nierenempfänger, doch dies ist extrem selten, und der Versuch eine Minimierung und ein Absetzen der Immunsuppression zu unternehmen, resultiert höchstwahrscheinlich im Verlust des verpflanzten Organs.
In den letzten Jahren hat sich gezeigt, dass es bei der Transplantation von Blutstammzellen zu einem sogenannten Chimerismus kommen kann. Es sind also nach der Verpflanzung Blutzellen sowohl vom Empfänger, als auch vom Spender nachweisbar. Und in einer in Science Translational Medicine publizierten Arbeit konnten Tranplantationsforscher um Suzanne Ildstad vom Institute of Cellular Therapeutics der Universität von Louisville zeigen, dass man mit einer solchen Behandlung in Nierenempfängern, Immuntoleranz erzeugen kann.
Normalerweise kommt es bei Nierentransplantationen zu einem sogenannten „Matching” von Empfänger und Spender und nur im Fall einer guten Übereinstimmung bestimmter Merkmale beider Personen kann ein Organ verpflanzt werden. Ist dies nicht der Fall besteht ein hohes Risiko, dass das Organ nach dem Eingriff abgestoßen wird. Werden bei solchen „ungematchten” Paare aber die Empfänger konditioniert, so konnte ca. 12 Monate nach dem Eingriff, die Immunsuppression in der Mehrheit der Nierenempfänger abgesetzt werden. Und auf die Konditionierung kommt es an. Dafür wurden den potentiellen Nierenspendern Blutstammzellen entnommen und ein bestimmter Typ von Zellen, die sogenannten „facilitating cells (FC)” vervielfältigt. Der Empfänger wurde einige Wochen vor der Transplantation mit Bestrahlung und Chemotherapie so behandelt, dass die Stammzellpopulationen im Knochenmark verringert wurden, um Platz für die später eingesetzten Spenderstammzellen zu liefern. Dann kam es zur Nierentransplantation und am Folgetag wurden die Spenderblutstammzellen zusammen mit den FC verpflanzt. Dies führte zu einer Chimerisierung der Empfänger, sie besaßen also fortan neben ihren eigenen Blutzellen auch solche vom Spender ihrer neuen Niere. Diese Prozedur wurde an acht Patienten durchgeführt, von welchen in fünf am Ende der 12-monatigen Studie, die Immunsuppression komplett abgesetzt werden konnte.
Dies ist ein enormer Erfolg im Bereich der Transplantationsforschung, der theoretisch auf andere Organe ausgeweitet werden kann. Alle Behandlungsschritte wurden gut toleriert und auch die Zwischenfälle in den übrigen drei Patienten waren nicht kausativ auf die Behandlung zurückzuführen.
J. Leventhal, et al. Chimerism and Tolerance Without GVHD or Engraftment Syndrome in HLA-Mismatched Combined Kidney and Hematopoietic Stem Cell Transplantation. Sci Transl Med (2012). DOI: 10.1126/scitranslmed.3003509
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Freundschaft, die wahre Freundschaft, wird so definiert, dass sei frei ist von Zweckmäßigkeit. Dass sie die Hürden des Nutzens überwindet, um selbstlos zu sein. Eine solche Freundschaft mit jemandem aufzubauen dauert lange und ist ein wertvolles Gut, welches Menschen verbindet, ihnen Freude und Sicherheit schenkt. Physiologisch gesehen wird bei einer Freundschaft, ebenso wie bei der Liebe zu einem Partner oder dem Kind, die sogenannten Glückshormone ausgeschüttet. Sie wirken Bluthochdruck entgegen, stabilisieren das Immunsystem und es ist erwiesen, dass Menschen die Freundschaft kennen, besser, gesünder, glücklicher und länger leben.
Letztendlich ist es das was ein jeder Mensch sucht. Einen Freund, eine Partnerschaft, jemanden der immer zu einem hält. Optimalerweise findet sich die Freundschaft auch in einer Partnerschaft wieder.
Verliert man einen geliebten Menschen, so ist der Schmerz groß – und das nicht nur sprichwörtlich. Es sind sich überlappende Regionen im Gehirn, die Liebe und Trauer verarbeiten. Bei Verlust des geliebten Menschen kann die gesteigerte Aktivität in diesen Hirnregionen sogar dazu führen, dass es auch physiologisch als Schmerz empfunden wird.
Warum ich hier schreibe, ist weniger aus wissenschaftlichen Gründen, als aus Bewunderung für eine Menge Menschen. Sie taten sich zusammen, als ein Freund in Not nach einem schweren Unfall Hilfe brauchte. Sie nutzen Facebook als Plattform, um eine Gruppe zu eröffnen, emotionale und finanzielle Unterstützung und Beistand für den Betroffenen und seine Familie zu ermöglichen. Hunderte Freunde, Ex-Schulkameraden, Nachbarn und Bekannte schrieben auf die Pinnwand. Täglich wurde motiviert, mit gefiebert, unterstützt. Die Hoffnung aller Beteiligten wurde jäh beendet, als der junge Mann nicht mehr weiterkämpfen konnte. Worte der Trauer, des Entsetzens und der Hilflosigkeit sammelten sich. Abschied mit Fotos, Blumen, Erinnerungen, Wünschen und alles voller Liebe.
Das faszinierende ist, dass viele Menschen dem jungen Mann gar nicht so nahe waren, aber alle waren sie mitgerissen. Alle unterstützten sie voller Bewunderung diejenigen, die für ihren geliebten Freund alles taten, um ihm beizustehen. Diese Gruppe ist ein Beweis wahrer Freundschaft und drückt aus wie sie, auf den ganzen Globus verteilt, auch digital via eines Mediums wie Facebook zum Ausdruck kommen und Trost spenden kann.
Der junge Mann, der nun nicht mehr unter uns weilt, durfte sich glücklich schätzen so ein erfülltes, wenn auch viel zu kurzes Leben geführt zu haben.
Adios Dani. Rest in peace.
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Bakteriophagen sind Viren, die ausschliesslich bakterielle Zellen befallen. Sie stellen in der heutigen Zeit der Antibiotikaresistenzen ein wichtiges Forschungsfeld dar, da sie eine potentielle Therapiemöglichkeit für resistente Bakterien liefern könnten. Entsprechende Ansätze fristeten bislang eher ein Schattendasein. Dies hängt aber auch mit den Limitationen der Methode zusammen, die bisher nur oberflächlich gezielt Anwendung fimdet, da eine systemische Anwendung ganz andere Erfordernisse an die Lieferungsformen der Phagen stellen würde.
Dass Bakteriophagen eine Nadelähnliche Struktur für das EInbringen ihrer DNA in die Wirtszelle verwenden war bekannt, doch wie genau diese Nadel aufgebaut ist war nicht bekannt. Um dies herauszufinden haben Forscher die Nadelsequenz der Bakteriophagen P2 and Φ92 untersucht. Diese Viren befallen Salmonellen und Escherichia coli. Die Nadelproteine wurden analysiert und getrennt produziert und für die Röntgenstrukturanalyse kristallisiert.
Die Röntgenstrukturanalyse ist eine komplizierte Methode, bei welcher ein Protein in Reinform von einer gelösten Form in die feste Phase überführt werden muss. Dabei müssen sich reine Einkristalle bilden. Das scheitert oft schon daran, dass sich die Proteine aufgrund ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften überhaupt nicht rein herstellen oder kristalliesieren lassen. Ist es dann aber gelungen, kann der Einkristall mit Röntgenstrahlen durchleuchtet werden und eine Aussage über seinen molekularen Aufbau getroffen werden. Die meissten heute bekannten dreidimensionalen Strukturen gehen auf diese Methode zurück.
Beim ersten Ansatz konnte die Nadelstruktur zwar weitgehend aufgeklärt werden, doch für die Spitze, konnte die erste Analyse keine stichhaltige Auflösung liefern. Darum griffen die Forscher erneut auf die Sequenz zurück und stellten diesmal nur die bisher “unsichtbaren” Spitzen der Nadelsequenz her und kristalisierten diese. Bei einer weiteren Röntgenstrukturanalyse konnten sie nun endlich die genaue Struktur der Nadelspitze herleiten und fanden zu ihrer Überaschung in beiden Varianten ein einzelnes Eisenatom, gebunden an sechs definierte Aminosäurereste, die zusammen eine perfekte Nadelspitze ausbildeten. Also ideal geeignet für die Aufgabe eine Bakterienmembran zu durchstechen.
Phage Pierces the Host Cell Membrane with the Iron-Loaded Spike.C Browning, MM. Shneider, et al. (2012) Structure, https://dx.doi.org/10.1016/j.str.2011.12.009
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Als im Jahr 2004 Eizellvorläuferzellen in erwachsenen Mäusen entdeckt wurden, kam es ersteinmal zu Anfeindungen der Forscher, durch die Alteingesessenen, die es nicht wollten, dass jemand einfach an ihrem Paradigma rüttelt und es unter Umständen über den Haufen wirft. Doch die Hinweise erhärteten sich, und es konnte gezeigt werden, dass diese Vorläuferzellen, genetisch mit einem Farbstoff markiert und in Mäuse verpflanzt werden konnten. Da der Eizellvorrat der entsprechenden Mäuse zuvor chemotherapeutisch zerstört worden war, konnte gezeigt werden, dass die transplantierten Zellen den Mäusen zu neuen reifenden und springenden Eizellen verhalfen, aus welchen sich gesunder Nachwuchs bilden konnte.
Das Argument der Paradigmenverteidiger war natürlich, dass es sich hierbei noch um keinen Beweis handele, dass derselbe Vorgang auch im Menschen stattfindet. Und dies zu untersuchen gestaltet sich natürlich um ein vielfaches komplizierter, da vergleichbare Experimente am menschen undenkbar sind.
Doch die Forscher liessen sich nicht entmutigen und kamen letztendlich mit einer beeindruckenden Lösung daher. Für ihr am 11. Januar in Nature Medicine veröffentlichtes, bahnbrechendes Paper verwendeten sie Vollresektate von Ovarien, also komplette Eierstöcke die Frauen im gebärfähigen Alter entfernt wurden. Diese Frauen unterzogen sich einer operativen Geschlechtsanpassung aufgrund einer Geschlechtsidentitätsstörung. Mit diesen sehr seltenen biologischen Mustern gelang es den Wissenschaftlern meineserachtens den Beweis zu erbringen, dass die Vorläuferzellen auch in den Eierstöcken geschlechtsreifer Frauen ihre Aufgabe erfüllen und neue reife Eizellen bilden können.
Um dies zu zeigen wurde eine hochtechnologische Isolationmethode verwendet, die durchflusszytometrische Zellsortierung, bei welcher Zellen durch spezifische Antikörperbindung identifiziert und lebend abgetrennt werden können. Durch diese Auftrennung lassen sich die Zellen einer sehr kleinen Population aus der Gesamtmischung extrahieren und später weiter kultivieren. Für die Sortierung wurde das Protein DDX4 verwendet, welches abhängig vom Entwicklungsstadium der Vorläuferzelle, auf deren Oberfläche vorkommt, und dort zur Markierung verwendet werden kann. DDX4 ist ein typischer Keimzellmarker und kommt vor allem während der Embryogenese vor.
Dabei zeigte sich, dass die DDX4-positiven Vorläuferzellen sich höchst vergleichbar zu den entsprechenden Vorläuferzellen in den vorangegangenen Mausversuchen verhielten. Sie zeigten typische Genexpressionsprofile, Wachstumseigenschaften und mitotische sowie meiotische Aktivität. Ausserdem kam es auch in den humanen Zellen zur Ausbildung von EIzellen nach Verpflanzung ins konservierte Eierstockgewebe. Alle diese Punkte zusammen legen den Schluss nahe, dass es sich auch bei den menschlichen Zellen um echte Oozytenvorläuferzellen handelt, deren Aufgabe die Neubildung reifer Eizellen ist.
Was dies für die Fertilitätstherapie bedeutet bleibt sicher noch abzuwarten, doch eine mögliche Isolation mit anschliessender Lagerung in flüssigem Stickstoff zur Retransplantation in späteren Zeiten, sollte zumindest technisch, kein allzu grosses Problem darstellen. Dies wäre beispielsweise vor einer Tumortherapie durch Chemotherapeutika oder Bestrahlung eine Alternative zur heute gängigen Cryopreservation von Eierstockbiopsien.
Oocyte formation by mitotically active germ cells purified from ovaries of reproductive-age women. YA R White, DC Woods, Y Takai, et al. Nature Medicine (2012); doi:10.1038/nm.2669
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Die Herren fühlen sich durch Ausscheidungen der Damen motiviert ein Ständchen anzustimmen. Dafür ist die Zusammensetzung der Substanzen im Urin von Bedeutung, denn war dieses gefroren, ist die Motivation zu singen deutlich niedriger und es kann auch nicht mehr zwischen Verwandt umd Fremd unterschieden werden. Dies ist sicher ein wichtiger Punkt, da es gilt Inzucht zu vermeiden.
Literatur:
Spectrographic analyses reveal signals of individuality and kinship in the ultrasonic courtship vocalizations of wild house mice.
Freezing urine reduces its efficacy for eliciting ultrasonic vocalizations from male mice.
Ich glaube ich brauch so was, und bei der nächsten wichtigen Entscheidung wie zum Beispiel das Tagesessen in der Mensa, Schniposa oder Ratatouille, werd ich Schrödinger’s Katze befragen.
]]>Nanopore DNA sequencing from Oxford Nanopore on Vimeo.
Theoretisch sollte bei dieser Methode die Gesamtlänge des DNA-Strangs keine große Rolle mehr spielen und damit längere Leseraten ermöglichen, was die Effizienz dieser Methode enorm steigern sollte. Außerdem kommt es zu keiner Zerstörung des analysierten DNA-Molküls, was zumindest theoretisch ein Weiterverarbeiten dieses einen analysierten Moleküls ermöglichen würde. Dies kann in bestimmten Fragestellungen ein enormer Vorteil sein, wenn man sich beispielsweise mit einzelnen definierten Mutationsprozessen beschäftigt.
Eine weitere Sensation ist die Preisankündigung. Demnach soll es in naher Zukunft unter Verwendung dieser Methode möglich werden, ein komplettes menschliches Genom in knapp 15 Minuten für eine Preis unter 1000 $ zu erhalten. Dies würde die Tür öffnen zu einer personalisierten Genomanalyse für jeden. Ob dies jedoch, von einigen Ausnahmesituationen bekannter Erbkrankheiten und definierter Mutationen abgesehen allzu viel Sinn machen würde. Bleibt dahingestellt. Für die Grundlagenforschung, der ja bekanntlicherweise immer das Geld fehlt ist es allemal eine großartige Entwicklung und wird bestimmt schnell Einzug in den Laboralltag halten. Ganz besonders eine Wegwerfvariante der Methode, die im USB-Stickformat auf den Markt kommen soll und schnelle und zeitnahe Sequenzierungsergebnisse verspricht.
Hepatozelluläres Karzinom (Bild: Wikipedia)
Krebszellen sind erwiesenermaßen abhängig von diesen Mechanismen, da es in schnell wachsenden Tumoren typischerweise zu Nährstoffmangel kommt. Das liegt einerseits an dem beschleunigten Wachstum, das zu einer Kompetition um Nährstoffe führt und andererseits an einem zu langsamen Einwachsen neuer Blutgefäße, die die Nährstoffe zu den Krebszellen transportieren. Um die Krebszellen weiterhin mit der nötigen Energie zu versorgen ist die Autophagie in vielen Tumorarten erhöht. Ergebnisse aus Zellkulturexperimenten und diversen klinischen Studien lieferten nun vielversprechende Aussichten für eine potentielle therapeutische Anwendung eines altbekannten Malaria- und Rheumamittels, dem Hydroxychloroquin (HDC). Denn dessen Wirkung ist eben genau die Inhibition der Autophagie und damit eine mögliche therapeutische Wirkung auf das Wachstum von Krebszellen.
In Modellen von therapieresistenten Tumoren, also mit aktueller Therapie unbehandelbar, zeigte der zusätzliche Einsatz von HDC in Kombination mit der Standardtherapie einen positiven anti-Tumoreffekt. Im Moment wird das HDC in mehr als 30 klinischen Studien kombinatorisch mit Chemotherapy, Bestrahlung oder Immuntherapy eingesetzt und erste Auswertungen zeigten vielversprechende Resultate.
Vieles ist noch unbekannt im Spiel der Wechselwirkungen von Krebs und Autophagie, doch da es sich um einen ausgesprochen essentiellen zellulären Mechanismus handelt, ist es sehr unwahrscheinlich, dass es bei einem derartigen Therapieansatz zu einer tolerierenden Anpassung kommen kann. Im Moment werden auch neuartige Wirkstoffe erforscht, die eine Autophagiehemmung vermitteln können und ein neuer Wirkstoff, Lys05, zeigte beispielsweise eine 10-fach potentere Wirkung bei der Hemmung der Autophagie. Möglicherweise ist dies ein ganz neuer Ast der Krebstherapie, der in Zukunft bei der Unterstützung der bekannten Standardtherapien zum Einsatz kommen wird.
Auf der Homepage des Filmemachers sind noch umfangreichere Nachweise zu finden. Unglaublich!
]]>Das GB-Virus C (GBV-C) ist ein relativ neuer Vertreter in der Familie der Flaviviren und ist eng mit dem humanen Hepatitis C Virus verwandt. Genau wie dieses besteht sein Genom aus einem positiv orientierten RNA-Einzelstrang von welchem ein Polyprotein translatiert wird. Dieses Polyprotein wird durch virale und zelluläre Proteasen, also Enzyme, die Proteine zerschneiden können, in seine funktionellen Untereinheiten zerlegt, wodurch die eigentlichen Virusproteine entstehen. Diese umfassen die Oberflächenproteine, die das Viruspartikel umhüllen, und die sogenannten nicht-strukturellen Proteine, zu denen die Proteasen (NS2/NS3) gehören und NS3 noch eine Helikase/ATPase beinhaltet. Außerdem wird der Kofaktor NS4A benötigt, der wahrscheinlich NS3 bindet und eine Anlagerung an spezifische Membranabschnitte vermittelt, die der Virusreplikation dienen. Die meisten dieser Eigenschaften sind jedoch aufgrund der Homogenität zu den Proteinen des HCV abgeleitet worden. Neben ihrer Aufgabe bei der Aufbereitung des viralen Polyproteins, kommt es beispielsweise bei HCV durch die NS3/4A-Protease auch zur proteolytischen Zerstörung von Signalproteinen der Immunantwort, wodurch sich das Virus vor einem immunologischen Angriff schützt.
Schon vor einiger Zeit hat man festgestellt, dass eine Infektion mit dem GBV-C in HIV Infizierten zu einer Verbesserung des Krankheitsverlaufes führen kann. GBV-C/HIV infizierte Patienten haben eine bessere Überlebensrate, geringere Virusmengen im Blut, eine geringere Depletion von CD4 positiven Helferzellen und eine verlangsamte AIDS-Entwicklung. Hypothesen für diesen Einfluss durch das GBV legten eine Verringerung der HIV-Oberflächenrezeptoren nahe, doch nun konnten Forscher um Adnan Chowdhury aus St. Louis zeigen, dass die nicht der Fall ist. In einem Zellkultursystem mit HIV-infizierten T-Zelllinien konnten sie zeigen, dass es nicht zu einem Verlust der Oberflächenrezeptoren CD4 und CXCR4 kommt. Diese Strukturen benötigt das HIV um seine Wirtszellen zu infizieren. Stattdessen scheint die GBV-C Protease NS3/4A zusammen mit den GBV-C Proteinen NS4B entweder ein HIV-Protein oder ein essentielles zelluläres Protein, das für die Vervielfältigung des HIV benötigt wird, zu zerschneiden. Um auszuschließen, dass es sich um eine Kompetition der beiden Viren handelte, brachten die Forscher die GBV-C Protease alleine oder mit den NS4 Proteinen in die Zelle ein, ohne eine tatsächliche Infektion mit GBV-C zu verursachen. Das tatsächliche Zielprotein (Substrat) der NS3-Protease muss erst noch entdeckt werden.
Dass dieser Effekt auf die protelytischen Eigenschaften der NS3-Protease zurückzuführen ist, konnte durch Mutationsexperimente gezeigt werden. Dabei wurde das reaktive Zentrum der Protease so verändert, dass die essentielle Aminosäure Serin durch Alanin ausgetauscht wurde und so sein Zielprotein nicht mehr schneiden konnte. Dies hatte den Verlust der HIV-Inhibition zur Folge.
Die Autoren haben auch die Proteinschnittstellen der HCV und GBV-C Proteasen verglichen und festgestellt, dass trotz Ähnlichkeiten der beiden Enzyme unterschiedliche Zielsequenzen erkannt und geschnitten werden. Die untermauert eine Wirkung der GBV-C Protease, die unabhängig von HCV Proteasen stattfindet, und deshalb ein Vergleichbarer Einfluss bei HCV/HIV infizierten Patienten nicht entdeckt wurde.
Da es sich um eine Inhibition der HIV-Replikation handelt, die unabhängig von den HIV-Oberflächenrezeptoren abläuft, kann geschlussfolgert werden, dass es sich um einen neuen bisher unbekannten Mechanismus handelt, der durch die proteolytische Eigenschaft der GBV-C NS3 Protease vermittelt wird. Dies hat natürlich ein therapeutisches Potential als neuer Wirkstoff, doch ob es ein solcher durch alle Hürden der pharmakologischen Zulassung schafft, bleibt abzuwarten.
George, S., Varmaz, D., Tavis, J., & Chowdhury, A. (2012). The GB Virus C (GBV-C) NS3 Serine Protease Inhibits HIV-1 Replication in a CD4+ T Lymphocyte Cell Line without Decreasing HIV Receptor Expression PLoS ONE, 7 (1) DOI: 10.1371/journal.pone.0030653
]]>Ein Versuch dreht sich um das Thema Wasser, wie viel wann wie wo verbraucht wird und wo überhaupt im Alltag Wasser drin ist. Dabei überlegen die Kinder ob in Obst Wasser enthalten ist. Sie gehen dieser Frage nach indem sie Äpfel in Ringe schneiden und trocknen lassen. Diese Apfelringe schmecken am Abend nicht nur gut, sie sehen auch anders aus, runzlig und viel trockener. Das Wasser das in den Zellen des Apfels enthalten war ist weitgehen verdunstet und daher hat sich die Struktur der Oberfläche und auch der Geschmack verändert.
Das Haus der kleinen Forscher bietet eine ganze Reihe spannender Experimente an, die auch einfach Zuhause nachgemacht werden können.
Kinder sind von sich aus neugierig und führen viele Experimente durch. Besser geht es manchmal mit Hilfe und Anleitung, ohne aber den natürlichen Experimentierdrang zu hemmen. Ich finde es großartig, dass immer mehr Kindergärten nun zu Häusern der kleinen Forscher werden und somit viele Kinder in den Genuss einer ausgezeichneten Hilfe und Anleitung in Sachen Experimentieren und Forschen bekommen.
Jetzt zur kalten Jahreszeit experimentieren Kinder gerne mit Wasser und machen allerlei `Quatsch´ damit. So waren die Nachbarskinder so begeistert festzustellen dass das Wasser in einem Glas auf der Terrasse eingefroren war, dass sie gleich noch mehr Wasser auf den Weg spritzen um herauszufinden ob es gefriert… das tat es und seither haben wir Glatteis vor der Tür.
]]>Ein Hauptmerkmal der Säugetiere, zu denen wir als Menschen zählen, ist die verlängerte Verweildauer des Embryos im mütterlichen Körper, wozu es der Gebärmutter und der darin gebildeten Plazenta bedarf. Dies ist ein hochspezialisiertes Gewebe, welches aus Zellen des heranreifenden Embryos sowie Zellen der mütterlichen Uteruswand gebildet wird. Die Plazenta übernimmt die Versorgung des Fötus mit Nährstoffen und Sauerstoff, schirmt ihn aber ebenfalls höchst wirksam gegen potentielle Pathogene und Giftstoffe der Mutter ab. Um diese beiden Aufgaben effektiv zu bewerkstelligen weist die Grenzschicht zwischen Mutter und Embryo eine hochkomplexe Struktur auf, die genug Schutz des empfindlichen Fötus bietet aber gleichzeitig genug Nährstoffe und Sauerstoff durchlässt, um dessen Entwicklung nicht zu beeinträchtigen.
Bei der Untersuchung der verschiedenen Plazentatiere (höhere Säugetieren (Eutheria) und manchen Beutelsäugern (Metatheria)) wurden unterschiedliche Plazentastrukturen entdeckt, was unterschiedliche Entstehungsprozesse nahelegt. In den höheren Säugetieren wird zwischen drei verschiedenen Plazentatypen unterschieden, den epitheliochorialen, endotheliochorialen und hemochorialen. Wobei es bei den ersten beiden zu einem einfacheren Gegenüberstehen der embryonalen und mütterlichen Gewebegrenzschichten kommt, hingegen bei der letzten Version, die embryonalen Grenzschichten invasiv in die Blutgefäße der Mutter vordringen, um dort den Stoffaustausch zu gewährleisten. Wir Menschen gehören zu den hemochorialen Plazentatieren.
In den letzten Jahren hat sich herausgestellt, dass ein endogenes Retrovirusprotein, das Syncytin, maßgeblich an der Ausbildung dieser plazentalen Grenzschicht beteiligt ist. Dabei werden wahrscheinlich Eigenschaften zweckentfremdet, die diesem ehemaligen retroviralen Oberflächenprotein und seinem umhüllten Viruspartikel die Infektion neuer Wirtszellen ermöglichte.
Retroviren sind eine große Familie bestehend aus (ss(+)-RNA) -Viren, deren Erbinformation aus einzelsträngiger Ribonukleinsäure (RNA) besteht. Dementsprechend benötigen sie eine reverse Transkription, die das RNA-Genom in DNA umschreibt, dies spiegelt sich auch im Namen „Retro” wieder. Auch das HI-Virus gehört als Lentivirus in diese Familie. Das virale DNA-Genom wird dann stabil ins Genom der Wirtszelle integriert und verbleibt dort um als Matritze für die Neubildung von Nachkommenviren zu dienen. Findet diese Integration in einer Keimbahnzelle, also einer Zelle oder deren Vorläufer, die zur Embryoentstehung dient statt, wird das retrovirale Gen-Element weitervererbt und besteht fortan als endogenes Retrovirus. Dies ist ein überaus häufiges Ereignis, denn das menschliche Genom besteht zu mindestens 8% aus endogenen retroviralen Elementen, die sich in verschiedenen Stadien der „Fossilisierung” befinden. Bei der Integration eines solchen Elementes kann es zur Zerstörung eines essentiellen Gens der Wirtszelle kommen und damit zu einem Stopp der Weitervererbung. Ist dies nicht der Fall führen Mutationen im Lauf der Zeit zu einer Fossiliserung, also zu Veränderungen der DNA und zum Verlust der kodierten Information. Dies wiederum kann verhindert werden, wenn ein retrovirales Gen eine neue Funktion übernimmt und damit essentiell wird. In diesem Fall führen Mutationen zu selektivem Druck und werden aussortiert. Ein Beispiel für ein essentiell gewordenes retrovirales Protein ist das Syncytin. Einstmals ein Oberflächenprotein eines Retrovirus vermittelte es dessen Infektiosität und Fusion mit der Wirtszelle. Im Lauf der Zeit wurde diesem viralen Protein eine neue Aufgabe zuteil, nämlich die Vermittlung des Zell-Zell-Kontaktes zwischen Plazenta und Uterusgewebe. Dabei greift das Protein auf seine ursprüngliche Eigenschaft der Vermittlung einer Zellmembranfusion zurück, die es im Kontext des Retrovirus ausübte. Diese Eigenschaft ist essentiell für die Entwicklung des Embryos, wie Funktionsverluststudien in Mäusen und Schafen zeigten. Außerdem wurde die Eigenschaft des Syncytin, eine Infektion zu vermitteln erhalten, wie die Ausstattung eines nicht-infektiösen Viruspartikels mit Syncytin zeigte. Denn nach der Einbringung des Oberflächenproteins konnte das entstandene Virus erneut Zellen infizieren.
Ein weiterer wichtiger Aspekt könnte eine immunsupprimierende Funktion dieser Proteinklasse in der Schwangerschaft sein. Viele Retrovirale Oberflächenproteine besitzen eine solche Funktion, um den Wirt davon abzuhalten der Virusinfektion mit der vollen Härte seines Immunsystems zu begegnen. Im Kontext der Syncytine könnte auch diese Eigenschaft eine neue Funktion erhalten haben. Denn eine Schwangerschaft ist mit einer Organtransplantation mit fremdem Gewebe vergleichbar, da der Embryo, mit einer Mischung aus paternalen und maternalen Oberflächenmerkmalen ausgestattet ist. Den paternalen Anteil erkennt das Immunsystem der Mutter dabei als fremd und versucht ihn abzustoßen, ähnlich wie es bei einem transplantierten Organ der Fall wäre. Im Kontext der Sycytine könnte diese Immunsuppression zur Toleranz des embryonalen Gewebes durch das mütterliche Immunsystem beitragen.
Dass eine solche Neuvergabe von Funktionalität eines retroviralen Oberflächenproteins mehrmals in der Entwicklung der Säugetiere stattgefunden hat lässt sich aus den verschiedenen vorkommenden Syncytin Proteinen ableiten. So besitzen die verschiedenen Ordnungen der Säugetiere verschiedene Syncytine, die zwar die gleiche Funktion ausüben, in ihrer DNA-Sequenz aber so verschieden sind, dass sie von unterschiedlichen Retroviren stammen müssen. Bisher wurden die Syncytine- 1 und -2 in Primaten und Hominiden entdeckt, und weitere rerovirale Oberflächengene mit plazentaler Lokalisierung in anderen Primaten. In Nagern kommen dagegen Syncytin-A und -B. Nun wurde ein weiterer Vertreter, das Syncytin-Car1, in Fleischfressern entdeckt und gezeigt, dass dieses zwischen Katzen, Hunden und Bären geteilt wird. Dementsprechend lässt sich ein Alter dieser Retrovirusintegration ableiten, da sich die Evolutionszweige dieser Vertreter der Fleischfresser vor ca. 60 Millionen Jahren trennten. Die humanen Syncytine scheinen dagegen zwischen 40 und 25 Millionen Jahren alt zu sein.
Diese Geschichte zeigt eindrucksvoll, in welchem Maße die Evolution kreativ vorgeht (ich weiß: in der Natur gibt es keine Teleologie!). Aber die Integration und Zweckentfremdung dieser retroviralen Proteine für die Entwicklung einer höchst effektiven Methode dem Nachwuchs einen Überlebensvorteil zu verschaffen, ist doch ein großartiges Beispiel für die Möglichkeiten einer durch Auslese und Fitness getriebenen Evolution.
Cornelis, G., Heidmann, O., Bernard-Stoecklin, S., Reynaud, K., Veron, G., Mulot, B., Dupressoir, A., & Heidmann, T. (2012). PNAS Plus: Ancestral capture of syncytin-Car1, a fusogenic endogenous retroviral envelope gene involved in placentation and conserved in Carnivora Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1115346109
]]>Und hier noch ein Detail:
Runterladen kann man das Bild hier bei NASA Goddard Photo and Video in verschiedenen Größen. Die Aufnahme stammt von einem Satelliten namens Suomi NPP. Weiter so!
]]>Perfluoroctansulfonat (Bild: Wikipedia)
Die Stoffgruppe der perfluorierten Kohlenstoffverbindungen setzt sich aus Molekülen zusammen, die Kohlenwasserstoffverbindungen ähneln, jedoch sämtliche Wasserstoffatome durch Fluoratome ersetzt wurde. Die bekanntesten Vertreter und auch die am besten untersuchten sind Perfluoroctansulfonat (PFOS) und Perfluoroctansäure (PFOA). Diese Stoffe sind ausgesprochen stabil und können durch keinen bekannten biologischen Prozess abgebaut werden. Die Halbertszeitim Menschen beträgt etwa vier Jahre, um aufgenommene Substanzen wieder auszuscheiden. In Tierversuchen führte eine erhöhte Aufnahme dieser Stoffe ein gesteigertes Risiko für Leber-, Schilddrüsen- und Brustkrebsraten, wobei die verabreichten Konzentrationen in diesen Versuchen zu Blutwerten führten, die weit über den im Menschen ermittelten Werten lagen. Außerdem handelt es sich um eine rein anthropogen erzeugte Substanz, die so in der Natur nicht vorkommt.
Da es sich bei diesen Chemikalien um wichtige Bestandteile industrieller Fertigungsprozesse handelt, die wichtigste Eigenschaft ist wohl die Verringerung der Haftung an Oberflächen, kam es in den letzten Jahrzehnten zu einer zunehmenden Anreicherung dieser Stoffe in der Natur und auch im Menschen.
Die dänischen Forscher rekrutierten eine Gesamtzahl von 656 Neugeborenen auf den Färöer Inseln, die sich verstärkt von Meerestieren ernähren, was aufgrund der starken Belastung dieser Nahrungsmittel zu einer gesteigerten Aufnahme von PFOS und PFOA führt. Auf den Färöer Inseln wird standardmäßig mit 3, 5 und 12 Monaten gegen Diphterie und Tetanus geimpft und im 5 Lebensjahr noch eine Booster-Impfung vorgenommen. Von diesen 656 Studienteilnehmern vervollständigten letztendlich 464 die Studie, wobei Blutuntersuchungen zu Beginn der Studie, vier Wochen nach der Booster-Impfung und im 7 Lebensjahr stattfanden.
Die Belastung mit perfluorierten Kohlenstoffverbindungen wurde in den Müttern in der 32. Schwangerschaftswoche und in den Kindern zu den Blutuntersuchungen ermittelt. Außerdem wurde die Antikörperproduktion der Kinder gegen die Geimpften Antigene untersucht.
Dabei zeigte sich, dass die Antikörperproduktion umgekehrt proportional zur Belastung mit PFOS und PFOA war. Es also mit steigender Belastung zu einer signifikanten Abnahme der Antikörperproduktion kam. Am klarsten stellt e sich dies für die PFOS-Verbindungen und die Diphterie-Impfung vor dem Booster dar, wobei eine zweifache Steigerung von PFOS im Serum der Patienten in einem fast 40%igen Verlust der Diphterie spezifischen Antikörper resultierte. Die negative Korrelation zwischen Belastung und Antikörperverlust waren aber auch im siebten Lebensjahr und für die Tetanusimpfung signifikant. Insgesamt verursachten eine prä- und postnatale Belastung mit PFOS sowie eine postnatale Belastung mit PFOA zu den benannten immunotoxischen Befunden und gesteigerten Wahrscheinlichkeiten eine protektive impfinduzierte Antikörperkonzentration zu verfehlen.
Es könnte sich hierbei um ein tatsächlich globales Problem handeln, da eine derartige Umweltbelastung möglicherweise zu einem Unwirksam Werden der heute üblichen protektiven Impfungen führen könnte. Die Auswirkungen einer solchen Entwicklung wären in vieler Hinsicht fatal. Außerdem könnten diese Ergebnisse auf einen viel weiter reichenden immuntoxischen Effekt hinweisen, dessen Tragweite wir bis heute noch nicht abschätzen können.
Das Europäische Parlament hat bereits im Oktober 2006 einem weitgehenden Verbot der perfluorierten Kohlenstoffverbindungen zugestimmt, doch die Langlebigkeit dieser Substanzen in der Umwelt wird eine Entsorgung und die Entfernung aus den Nahrungsketten sehr schwierig machen.
Grandjean, P., Andersen, E., Budtz-Jorgensen, E., Nielsen, F., Molbak, K., Weihe, P., & Heilmann, C. (2012). Serum Vaccine Antibody Concentrations in Children Exposed to Perfluorinated Compounds JAMA: The Journal of the American Medical Association, 307 (4), 391-397 DOI: 10.1001/jama.2011.2034
Info zu perfluorierten Kohlenstoffverbindungen des Helmholtz Zentrum MÜnchen/GSF
]]>Neulich erzählte mir ein Taxifahrer er sei noch nie erkältet gewesen. Er wolle es gern mal sein um zu wissen wie sich das anfühle. Er glaube nicht, dass er so einen gesunden Körper habe der nicht krank werden kann, er esse nur immer ganz viele Zitrusfrüchte – aber nur im Winter. Sein Körper verlange förmlich danach und würde sich, seiner Meinung nach, das holen was er braucht. Der Mann hat gar nicht so unrecht. Denn seiner Meinung nach ist es besser Medikamente weg zu lassen wenn man auf natürlichem Wege dem Körper etwas Gutes tun kann und das ist eine sehr gute und richtige Ansicht. Dennoch wird der Mann ein sehr gut funktionierendes Abwehrsystem haben, da er ja täglich einer Vielzahl von Erregern ausgesetzt ist in seinem Beruf aber dennoch nicht erkrankt. Es gibt ja auch Studien die den positiven Effekt von Vitamin C auf das Immunsystem hervorheben. Dies heißt aber leider nicht dass die Einnahme von Vitaminen in konzentrierter Form per se gut ist.
Viel Frisches essen scheint eine gute Idee zu sein. Da erinnere ich mich an eine Sendung die versuchte das Schock gefrohrene Gemüse mit dem Frischen auf ihren Vitamingehalt hin zu vergleichen. Auch hier galt Frisch als gute Wahl. Wenn das Gemüse allerdings mehrere Tage unterwegs war zwischen Ernte und dem Teller, so sank der Vitamingehalt so drastisch, dass teilweise fast nichts mehr enthalten war. Fazit: Es sollte alles so schnell und schonend wie möglich verarbeitet werden, um einen hohen Vitamingehalt zu garantieren.
Die Zubereitung der Speisen ist ein wichtiger Schritt bei dem viele Vitamine zerstört werden. So ist die` böse´ Mikrowelle ja schon verpönt als Nahrungszubereitungsgerät. Wenn man sich jedoch den Beitrag von Vince Ebert anschaut (Wissen vor Acht ), so erfährt man, dass die Mikrowellen den Vitaminen gar nichts Böses tut. Es ist vielmehr die Hitze, welche den Schaden anrichtet. Da Mikrowellen die Eigenschaft besitzen Wassermoleküle in Schwingung zu versetzen und dadurch Hitze zu erzeugen, schaffen sie viel schneller und effektiver hohe Temperaturen. Somit schont die Mikrowelle die Vitamine im Vergleich zu Kochen oder Dämpfen sogar.
VIEL hilft VIEL?
Aber zurück zu den Vitaminen die munter eingenommen ein gesünderes Leben versprechen. Die guten bösen Vitamine – haben sie ihre Rolle als natürliche Heilmittel verloren? Nein, haben sie nicht. Nur die Einnahme von künstlichen Vitaminpräparaten wird immer kritischer angesehen.
In einem Artikel der WissensWerkstatt wird das Thema Vitamine behandelt. Der Autor zitiert neue Studien, welche `neue Zweifel an Vitaminpräparaten´ aufzeigen. Hier werden eine ganze Reihe von Studien aufgeführt, bei denen die zusätzliche Gabe von Vitamin A und oder E die gemessenen Patientenwerte eher verschlechterten, zu höheren Sterberaten, mehr Schlaganfällen oder sonstige negative Auswirkungen führten. Sehr viele Menschen glauben sich durch die Supplementierung mit Vitaminen und Mineralstoffe aus der Apotheke oder dem Supermarkt etwas Gutes zu tun. Doch hier wird zusammengefasst wie Vitamine hochdosiert Schaden anrichten können.
Auch bei Spiegel online (https://www.spiegel.de/wissenschaft/medizin/0,1518,809517,00.html) wurde das Thema aufgegriffen und kritisch kommentiert.
Leider funktioniert und floriert das Geschäft mit den Nahrungsergänzungsmitteln und Co ganz wunderbar. Da ist es wichtig dass weiter geforscht und Aufklärung betrieben wird.
Ich habe auch bei einem Beitrag mitwirken können (Quarks &Co, WDR, 24.01.2011, 21:00), der das Thema künstlicher Vitaminpräparate aus der Apotheke behandelt und hinterfragt. Dabei geht es vor allem um die vielen Versprechungen die auf der Verpackung stehen, die genauen Aussagen für was das Produkt alles gut sein soll. Es ist faszinierend wie genau die Definitionen sind und wie sie einen beeinflussen. Obwohl ich nicht an die Notwendigkeit derartiger Präparate glaube, so wollte ich doch am liebsten mit vielen bunten Päckchen aus der Apotheke laufen. Da gibt es was für Kinder bestimmter Altersgruppen, für Männer, für Frauen, für Jung und Alt, burn out, Stress, allerlei Beschwerden. Und alle versprechen sie einen Tag voller Vitalität, Sonnenschein und Wohlbefinden oder gar Heilung. Der genauere Blick auf die Beipackzettel weist meist schon allgemeinere Aussagen auf, die etwas schwammiger sind. In dem besagten Beitrag ging es darum, anhand eines Beispiels, herauszufinden wie fundiert die Aussagen sind. Es wurden Details erfragt und mit Experten gesprochen. Summa Summarum: Keine eindeutigen Beweise liegen vor. UND: die Natur kann es meist besser. Sprich, wenn keine Erkrankung vorliegt, kein akuter Mangel der von einem Arzt diagnostiziert werden sollte, so ist eine ausgewogene Ernährung immer noch die beste Wahl. Dieser Meinung war ich schon vorher, dennoch ist es interessant dies bestätigt zu bekommen. Dabei geht es mir nicht nur darum, dass nicht genug Beweise in Form von entsprechenden Studien vorliegen. Es geht auch um die Erklärung, welche die Ernährungswissenschaftlerin Brigitte Bäuerlein mir auf meine Frage hin gab. Sie sagte es reiche im Allgemeinen aus, wenn man sich einfach nur ausgewogen ernähre. Ich wollte von ihr wissen ob man auch zu viel Vitamine zu sich nehmen kann. Schließlich kann das in der Tablettenform ja schädlich sein. Was ist also wenn ich vor lauter gesundem Leben täglich zu viel Saft trinke, Karotten, Spinat und Co esse? Sie grinste und meinte nur, dass der Körper dies regulieren könne. Er nehme sich was er braucht, der Rest geht einfach wieder auf natürlichem Wege raus. Außerdem würde der Körper die Aufnahme schon alleine dadurch regulieren, dass er eine gewisse Zeit brauche bis die Stoffe aus der Nahrung aufgenommen werden um ins Blut zu gelangen. Dies sei bei der Einnahme von Vitamincocktails oft nicht der Fall. Sie sind oft so aufbereitet, dass der Körper große Mengen eines Stoffes oder einer Kombination mehrerer Stoffe plötzlich im Blut habe. Ein weiterer Aspekt ist der, dass die Zusatzstoffe, wie die Sekundären Pflanzenstoffe, die meist auch im Mix enthalten sind, gar nicht nachweislich zur Aufnahme der Vitamine dienlich sind. In der Natur helfen solche Sekundären Pflanzenstoffe als Transportvehikel. In künstlich hergestellten Präparaten die nicht genau aufeinander abgestimmt sind, ist ihre Funktionalität als Shuttle nicht unbedingt gegeben.
Vitamine sind und bleiben sicher ein Thema. Sie haben durch ihre Vielfältige und essentielle Funktion einen hohen Stellenwert. Es gilt ja auch noch herauszufinden ob sich die Ergebnisse vieler Studien auf den Menschen übertragen lassen und Vermutungen bald zu Beweisen werden. Viele Krankheiten, so auch die Makulare Degeneration werden mit Vitaminpräparaten behandelt. Ob es etwas bringt ist noch nicht belegt. Einzelne wissenschaftliche Arbeiten hypothetisieren, dass zusätzliche Vitamine für einer bessere Durchblutung des Auges sorgen könnten. Somit würde das Voranschreiten der Erkrankung verlangsamt und die zwangsläufige Sehstörung bis hin zur Blindheit heraus gezögert.
Wiegesagt, Vitamine bleiben spannend.
Links:
Wissen vor Acht, Thema Mikrowelle
Quarks und Co, WDR Medikamentensendung 24.01.2012, 21:00 h:
]]>Influenzavirionen (Bild: Wikipedia)
Die detaillierten Informationen dieser Manuskripte könnten im Falle einer natürlichen Anpassung des Vogelgrippevirus an die Tröpfcheninfektion von essentieller Bedeutung sein um schnell genug Gegenmaßnahmen wie Impfstoffe oder antivirale Medikamente zu entwickeln. Das US National Science Advisory Board for Biosecurity (NSABB), also ein US-amerikanisches Beratergremium, das für die Einstufung von biologischer Sicherheit zuständig ist, schlug den Journalen Nature und Science letztlich vor, detaillierte Abschnitte aus dem Material & Methoden-Teil der Publikationen zu entfernen, da diese als Bauanleitung für Biowaffen eingesetzt werden könnten. So etwas gab es noch nie in der Geschichte naturwissenschaftlicher Publikationen. Man wolle den Zugang zu den Daten zwar für ausgewählte Wissenschaftler dieses Fachgebietes freigeben, doch wie diese auszuwählen seien, wurde noch nicht benannt. Das alles schlug natürlich mächtige Wellen und nun gab das Journal Nature in der Kategorie Comment einer Reihe von Spezialisten die Chance sich zur Sachlage zu äußern (hier der Orginalartikel: Preventing Pandemics: The fight over Flu).
1. Ron Fouchier & AB Osterhaus: Globalisiere die Diskussion
Die Kommentatoren, eines der beiden Manuskripte stammt aus ihrem Labor an der Erasmus Universität in Rotterdam, Holland, stellen nicht grundsätzlich die Einschränkungen durch die amerikanische Biosicherheitsbehörde in Frage stellen aber fest, dass eine solche Diskussion im globalen Rahmen stattzufinden hat. Da die meisten Gesundheitsrisiken mit dem Vogelgrippevirus in Asien auftreten, sollten Vertreter dieser Länder an der Entscheidungsfindung beteiligt sein. Eine Risikoeinschätzung solcher Tragweite sollte von einem internationalen Gremium getroffen werden!
2. John Steinbruner: Ein System für redigierte Publikationen
J. Steinbruner ist Direktor des Center for International and Security Studies in Maryland und seiner Meinung nach sollte die Kontrolle solcher Interventionen einer bereits bestehenden internationalen Gesundheitsorganisation wie der WHO überlassen werden. Für den Autor ist es ein Unding, dass eine nationale Behörde, die maßgeblich der inländischen Terrorismusabwehr verschrieben ist als Organ für die Einschätzung eines internationalen Risikos dienen soll, sei es gesundheitlicher oder terroristischer Natur.
3. Kwok-Yung Yuen: Die Hong Kong Perspektive
Als Lehrstuhlinhaber für Infektionskrankheiten an der Universität in Hong Kong benennt der Autor die Wichtigkeit dieser Informationen um eine künftige verheerende Pandemie mit ähnlichen Viren zu verhindern, oder sich zumindest angemessen darauf vorzubereiten. Doch er akzeptiert auch die Einschränkungen der NSABB, mit Verweis auf die Pesterreger (Yersinia pestis), die im Sino-Japanischen Krieg bewusst durch infizierte Flöhe freigesetzt wurden und zu Pestausbrüchen führten. Letztendlich ist er der Meinung, dass eine Zensur dem Mißbrauch von Schurkenstaaten keinen Einhalt gebieten kann, durchaus aber der Forschung, die das wichtigste Gegenmittel darstellen könnte. Er schlägt eine kontrollierte Veröffentlichung an ausgewählte Personen vor, zum Beispiel den Direktoren der Labore des WHO-Grippeüberwachungsnetzwerkes.
4. D. A. Henderson: Die ultimative biologische Bedrohung
Als Direktor des Center for Biosecurity an der Universität Pittsburgh ist D. A. Henderson der Meinung, dass die Blaupause für die Entwicklung eines dermassen gefährlichen Virus nicht veröffentlicht werden sollte. Mit der Kapazität fast die Hälfte der Infizierten zu töten (H5N1) und der neu generierten Übertragungsrate eines pandemischen Grippevirusstammes, stellt dies seiner Meinung nach eine zu große Bedrohung in den Händen von Terroristen dar.
5. Lynn Klotz & Ed Sylvester: Angst vor Laborinfektionen
Die Autoren, vom Center for Arms Control and Non-Proliferation (Waffenkontrollbehörde) in Washington DC und der Walter Cronkite School für Journalismus an der Arizona State Universität, machen sich mehr Sorgen um eine zufällige Freisetzung eines gefährlichen Pathogens aus einem der Forschungslabore, die weltweit mit potentiell gefährlichen Krankheitserregern arbeiten. Sie haben eine Studie angestellt, die die Wahrscheinlichkeit eines ungewollten Entweichens aus Laboratorien berechnet und kamen auf einen Risikofaktor von 80% in vier Jahren, bei der Einbeziehung von 42 Laboratorien, die weltweit an potentiell tödlichen, pandemischen Erregern wie SARS oder dem wiederbelebten Grippevirusstamm der Pandemie von 1918 arbeiten. Im Vergleich zu den ca. 30 jährigen Abständen der natürlich auftetenden Grippepandemien sei dies ein vielfaches Risiko. Deshalb schlagen sie strengere Sicherheitmaßnahmen wie Quarantänevorschriften für Mitarbeiter solcher Labore vor, die Umgang mit den Erregern haben.
6. Jeffery K. Taubenberger: Erforscht wie das Virus den Wirt wechselt
Der Lehrstuhlinhaber für Virale Pathogenese und Evolution am US-amerikanischen Nationalen Institut für Allergie und Infektionskrankheiten forscht selbst am Grippevirus. Seine Gruppe hat das Genom des Pandemievirus der Spanischen Grippe von 1918 entschlüsselt und damit neue Forschungsergebnisse zum Wirtswechsel erbracht. Dabei zeigte sich, daß die Anpassungen, die eine Wirtswechsel von Tier zu Mensch ermöglichen multifaktoriell sind und sich beispielsweise zwischen den beiden pandemischen H1N1 Viren von 1918 und 2009 unterschieden. Seiner Meinung nach braucht es die freie Forschung und das damit verbundene freie Einbringen von Ideen vieler talentierter Wissenschaftler. Aber auch eine Kontrolle, um einen Missbrauch bestmöglichst zu kontrollieren hält der Autor für notwendig.
7. Richard H. Ebright: Begrenzung der Risiken einer Freisetzung
R.H. Ebright von der Abteilung für Chemie und chemische Bilogie der Rutgers Universität, ist für eine starke Kontrolle der forschenden Laboratorien, um eine ungewollte Freistzung eines potentiell verheerenden Erregers zu unterbinden. Er sieht ein hohes Risiko in der ungewollten Infektion eines Mitarbeiters und der unkontrollierten Verbreitung oder sogar der gewollten Freisetzung durch einen verwirrten oder verärgerten Mitarbeiter, wie im Falle des Anthraxerregers in den USA. Er schlägt harsche Kontrollmaßnahmen und die Hochstufung der besagten Erreger in die höchste Sicherheitsstufe S4 vor, um die Kontrolle so strikt wie möglich zu implementieren. Seiner Meinung nach sollte es ein Organ geben, dass solche Forschungsvorhaben vor Beginn der selben kontrolliert und im Zweifelsfall direkt unterbindet.
8. David L. Heymann: Wir werden immer Vakzine brauchen
D.L. Heyman, Direktor des Zentrum für Globale Gesundheit am Chatham House, London, weist darauf hin, dass die molekularbiologischen Technikneuerungen der letzten Jahre es ermöglicht haben, potentiell ausgerottete Erreger wie zum Beispiel das Poliovirus, de novo zu synthetisieren, ohne die Notwendigkeit eines eingelagerten Vorrats. Eine Studie ergab, dass eine Neusynthese des ausgerotteten Pockenvirus unter Verwendung öffentlich zugänglicher Sequenzdaten ca. 200 000 Dollar kosten würde. Auch die benötigten Methoden sind mehr oder weniger frei zugänglich. Darum argumentiert der Autor, dass wir auch in Zukunft Forschung benötigen werden um Gegenmaßnahmen wir Impfstoffe gegen potentielle neue Erreger zur Verfügung zu haben.
Ich finde es überaus interessant zu sehen wie unterschiedlich die Meinungen all dieser Spezialisten ausfallen. Von vollständiger Forschungsfreiheit bis zu totaler Kontrolle mit maximaler Sicherheit. Ich schliesse mich eher den gemässigten Meinungen an, da ich mir sicher bin, dass eine Redigierung das Durchsickern solcher Informationen nicht dauerhaft verhindern kann. Außerdem glaube ich nicht, dass es mit der nötigen Infrastruktur und dem Fachwissen so kompliziert ist, alleine durch trial-and-error ähnliche Ergebnisse zu erzielen. Und auch der Zugang zu beispielsweise H5N1-Vogelgrippeviren ist wahrscheinlich nicht zu kompliziert, wenn man sich eine Zeit in Asien frei bewegen würde und die nötigen Mittel zur Verfügung hätte. Deshalb würde ich mich für eine freie Forschung entscheiden, um potentiellen Gefahren vorzubeugen und nicht der Tabuisierung derselben unter dem Vorwand der Sicherheitsschaffung. Die Überwachung der ntürlich auftetenden Erreger sollte dabei, wie es die WHO Überwachungsnetzwerke bereits tun, von einem internationalen Gremium übernommen werden, dessen Vertreter im Falle eines potentiellen Ausbruchs, gemeinsam mit nationalen Organisationen schnell Sicherheitsmaßnahmen ergreifen können.
Wie seht ihr das?
]]>Um dies zu untersuchen benutzten die Forscher sowohl wild gefangene Schlangen als auch in Gefangenschaft aufgezogene. Diese beiden Gruppen unterscheiden sich in ihrer Diät: DIe wilden Tiere ernährten sich natürlich von lebender Beute, während die in Gefangenschaft gehaltenen Tiere mit toten Beutetieren versorgt wurde.
Durch die Einpflanzung von hydraulischen Ducksensoren und Herzattrappen in Rattenkadaver konnten die Forscher den Herzschlag eines lebenden Beutetieres simulieren und gleichzeitig den von der Schlange ausgeübten Druck messen.
Die beiden Gruppen wurden nun mit den präparierten Rattenkadavern konfrontiert, entweder mit oder ohne simulierten Herzschlag. In beiden Fällen griffen die Schlangen zu, doch die Dauer und Intensität des Würgens war deutlich vom simulierten Herzschlag abhängig. So war die Würgedauer mit simuliertem Herzschlag mit ca. 20 min fast doppelt so lang wie ohne und die Intensität unterschiedlich beim Vergleich von wilden und in Gefangenschaft aufgewachsenen Tieren. Daraus ergibt sich ein eindeutiger Beweis, daß Würgeschlangen den Herzschlag ihres Opfers wahrnehmen können und diesen als Messung für den Eintritt des Todes verwenden. Ausserdem lässt es den Schluß zu, daß dieses Verhalten angeboren ist, die angewandte Intensität des Würgens aber auf Erfahrungen basiert.
Eine Hypothese für die Entwicklung dieses Verhaltens liefern die Forscher gleich mit. Säugetiere und Vögel sind sehr empfindlich gegen den beim Würgen entstehenden Sauerstoffmangel und sterben relativ schnell. Ein so ausgeklügelter Mechanismus wäre für das erlegen solcher Beute gar nicht erforderlich. Es könnte jedoch sein, daß sich der Mechanismus entwickelte, als Würgeschlangen Jagd auf andere Reptilien machten und diese sind viel resitenter gegen Sauerstoffentzug. So können manche Leguane Stunden unter Wasser verbringen und ihren Herzschlag bis auf einen Schlag pro fünf Minuten reduzieren. In einem solchen Fall wäre es hilfreich den genauen Todeszeitpunkt der Beute durch Wahrnehmung deren Herzscghlag ermitteln zu können.
Boback, S., Hall, A., McCann, K., Hayes, A., Forrester, J., & Zwemer, C. (2012). Snake modulates constriction in response to prey’s heartbeat Biology Letters DOI: 10.1098/rsbl.2011.1105
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Mehr zum Projekt `A Scientist a day´
Nach dem Motto `Gib der Wissenschaft ein Gesicht´ wird `A Scientist a day´ den/die WissenschaftlerIn oder jene, die Wissenschaft vermitteln, vorstellen. Die Idee dahinter – der Wissenschaft ein Gesicht geben. Es soll das längst überholte Bild des verrückten kitteltragenden Wissenschaftlers ins rechte Licht gerückt (oder bestätigt?) werden. Das Kennenlernen der vorgestellten Personen ermöglicht einen Blick hinter die Kulissen. Dadurch soll die Distanz und Zurückhaltung gegenüber wissenschaftlichen Themen geschmälert oder gar auflöst werden.
Nimm teil an `A Scientist a day´. Stelle Dich oder einen Kollegen/Bekannten vor. Empfehle das Projekt weiter. Sag uns über wen Du gerne mehr erfahren würdest. Nutze diese Gelegenheit um die Wissenschaft mal aus einem anderen Blickwinkel zu zeigen.
Wie das geht? Ganz einfach, einige wenige Fragen beantworten, ein Foto schicken und der Rest wird von uns erledigt.
Wohin schicken? An info(at)science-meets-society.com
Wann? Voraussichtlicher Start ist der 01.04.2012 – das ist kein Scherz!
Wo? `A Scientist a day´ wird auf www.Science-meets-society.com präsentiert. Begleitende Artikel wird es auch hier auf Scienceblogs geben.
Wir freuen uns über Eure Beteiligung und Anregungen.
Der Fragenkatalog:
Personenfeld:
Foto(s) des Wissenschaftlers/der Wissenschaftlerin und /oder seines/Ihres Teams (darf lustig sein…)
Name, Alter, Geschlecht, aktuelle Beschäftigung
1. Wie bist Du zur Wissenschaft gekommen – die Entstehungsgeschichte…
2. Bist Du dort gelandet wo Du Dich anfangs gesehen hast? Wo bist Du jetzt und warum?
3. Was ist Deine größte wissenschaftliche Errungenschaft?
4. Was ist Deiner Meinung nach DIE größte/wichtigste wissenschaftliche Errungenschaft/Neuerung?
5. Wer ist für Dich der/die größte WissenschaftlerIn aller Zeiten?
6. Welche Frage der Wissenschaft würdest Du gerne beantwortet haben?
7. Welche(n) Organismus/ Krankheit/ Stoffwechselweg/ Formel/ Phänomen hättest Du gerne benannt und wie würde der Name lauten?
8. Was sollte an der Wissenschaft anders sein?
9. Wie sieht für Dich die Wissenschaft der Zukunft aus?
10. Was war/ist der größte Fehler/ das größte Manko der Wissenschaft?
Mehr dazu auf Science-meets-society.com
]]>Das HIV beim Verlassen der Wirtszelle (Wikipedia)
Doch selbst nach dem Beginn der antiretroviralen Therapie kann die Rekonstitution, also die Erholung dieser Zellpopulation, problematisch sein. Dies läßt den Patienten im Zustand einer relativen immunologischen Wehrlosigkeit zurück, da ihm das Reservoir an frischen T-Zellen fehlt um neue Immunantworten zu generieren. Dieser Vorgang und die zugrundeliegenden Mechanismen konnten nun durch Wissenschaftler um Ashley T. Haase an der University of Minnesota aufgeklärt werden (1). Es kommt im akuten Stadium der HIV-Infektion zu einer chronischen Immunaktivierung, die die Beschädigung des lymphatischen Gewebes mit sich bringt. Dabei wird eine Fibrose des retikulären Bindegewebes verursacht, es werden Collagenfasern abgelagert welche die Struktur des Gewebes verändern und zu Funktionsstörungen führen. Dabei werden auch die sogenannten fibroblastischen Retikulumzellen in Mitleidenschaft gezogen, die eine wichtige Rolle bei der Bereitstellung von Überlebenssignalen (Interleukin-7-Sekretion) besitzen. Ohne diese Signale werden naive T-Zellen in die Apoptose getrieben und gehen verloren. Ein frühzeitiger Behandlungsstart mit HAART konnte diesen zerstörerischen Prozess verhindern, da es zu einer Eingrenzung der immunvermittelten Entzündung und der damit einhergehenden Fibrose kam. Und dies bewirkte, daß sich die Populationen naiver T-Zellen sehr viel besser Erholen konnten, als es bei Patienten mit fortgeschrittener Fibrose der lymphatischen Gewebe der Fall war. Es konnte ein quanttitativer Zusammenhang zwischen der Schwere der Fibrose und der Einschränkung der Rekonstitution der T-Zellpopulation gezeigt werden.
Eine grossartige Arbeit und ein weiterer Grund möglichst früh mit der antiretroviralen Therapie zu beginnen, um dem infizierten Patienten ein möglichst normales Leben zu ermöglichen.
(1) Ming Zeng et al. Lymphoid Tissue Damage in HIV-1 Infection Depletes Naive T Cells and Limits T Cell Reconstitution after Antiretroviral Therapy. 2012 Jan PLOS PATHOGENS. doi:10.1371/journal.ppat.1002437
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