W3. Newsletter KW 49/50 2024

Wissenschaftler verwandeln allgegenwärtiges Hautbakterium in topischen Impfstoff

Die Ergebnisse an Mäusen könnten zu einem radikalen, nadelfreien Impfansatz führen, der auch Reaktionen wie Fieber, Schwellungen und Schmerzen eliminieren würde. … https://med.stanford.edu/news/all-news/2024/12/skin-bacteria-vaccine.html

Journal Reference:

1. Bousbaine, D., Bauman, K.D., Chen, Y.E. et al. Discovery and engineering of the antibody response to a prominent skin commensal. Nature, 2024 DOI: 10.1038/s41586-024-08489-4

 

Bollwerk im Kampf gegen Viren – neues bakterielles Immunsystem entschlüsselt

Humboldt-Universität zu Berlin

Internationales Forschungsteam beschreibt erstmals die Struktur und Funktionsweise des Zorya-Systems, eines hochspezialisierten antiviralen Schutzmechanismus gegen Bakterien

Link: https://idw-online.de/de/news844725

Fachartikel in Nature: „Structure and mechanism of the Zorya anti-phage defense system“: https://www.nature.com/articles/s41586-024-08493-8

 

Studie: Gene für die Einstellung der „inneren Uhr“ sind eng mit dem Alterungsprozess verknüpft

Universitätsmedizin Halle

Gene, die den Tag-Nacht-Rhythmus steuern, sind mit zunehmendem Alter vö llig anders ausgeprägt als in früheren Lebensphasen. Dabei scheint diese biologische Funktion direkt im Zentrum vieler Alterungsprozesse zu stehen, wie eine in der Fachzeitschrift Aging Cell veröffentlichte Studie der Universitätsmedizin Halle zeigt. Die Analyse untersuchte die Genaktivität von Mäusen unterschiedlichen Alters mithilfe künstlicher Intelligenz. Daraus könnten sich neue therapeutische Konzepte ergeben, um altersbedingten Prozessen entgegenzuwirken. … Insgesamt wertete die Forschungsgruppe mithilfe künstlicher Intelligenz fast 12.000 Genprodukte aus und bildete daraus ein Netzwerk mit mehr als 600 Genen, deren Aktivität sich abhängig vom Alter veränderte. … Besonders auffällig: Genprodukte, die den Tag-Nacht-Rhythmus (zirkadianer Rhythmus) steuern, sind im Alter deutlich verändert. Diese regulieren normalerweise die Zellfunktionen in Einklang mit tageszeitabhängigen Ereignissen wie Nahrungsaufnahme und Schlafen und helfen den verschiedenen Geweben und Organsystemen, ihre unterschiedlichen Aufgaben wahrzunehmen. „Wir konnten zeigen, dass der Zusammenhang zwischen dem zirkadianen Rhythmus und dem Altern viel ausgeprägter ist als bisher angenommen. Da es sich um einen Rückkopplungsmechanismus handelt, der sich täglich anpasst, ist es eventuell möglich, auf dieser Ebene des Alterungsprozesses einzuwirken – vielleicht schon durch einfache Dinge wie Alltagsroutinen und geregelten, höherwertigen Schlaf.“ …

Link: https://idw-online.de/de/news844549

Originalpublikation:

Winterhalter PR, Georgevici AI, Gharpure NJ, Szabó G, Simm A. The circadian rhythm: A key variable in aging? Aging Cell. 2024 Jul 30:e14268. https://doi.org/10.1111/acel.14268

 

Kooperationen in der Gesellschaft: Wie unser Gedächtnis unser Verhalten beeinflusst

Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie

Kooperation entsteht oft durch „direkte Reziprozität“, bei der Hilfe auf Gegenseitigkeit basiert. Eine Studie zeigt, dass Strategien, die mehrere vergangene Züge eines Mitspielers berücksichtigen, die Kooperation fördern. Entscheidend ist, das gesamte Verhalten zu analysieren, statt nur die Häufigkeit der Kooperation. Dies betont die Bedeutung eines längeren Gedächtnisses und komplexer Strategien für nachhaltige Zusammenarbeit. … Besonders in dynamischen sozialen Umfeldern, in denen Fehler und Missverständnisse oft vorkommen, sind diese Erkenntnisse von Bedeutung. Sie erklären, warum in Gruppen, bei denen langfristige Beziehungen wichtig sind (wie in Teams oder politischen Partnerschaften), die Bereitschaft zur Kooperation steigt, wenn man die gesamte Geschichte der Zusammenarbeit berücksichtigt. Für Unternehmen und Organisationen könnte dies beispielsweise bedeuten, dass eine Kultur des Vertrauens und der langfristigen Zusammenarbeit gefördert werden sollte, in der Fehler nicht sofort zu einem Abbruch der Kooperation führen. … Insgesamt zeigen die neuesten Ergebnisse, dass das Gedächtnis eine Schlüsselrolle bei der Förderung von Kooperation spielt – nicht nur in theoretischen Modellen, sondern auch im täglichen Leben und in der Gestaltung von sozialen Systemen. Sie bietet einen neuen Blickwinkel auf die Frage, wie langfristige Zusammenarbeit in einer Welt, die oft von kurzfristigen Interessen und Fehlern geprägt ist, erfolgreich gestaltet werden kann.

Link: https://idw-online.de/de/news844439

Originalpublikation:

N.E. Glynatsi, E. Akin, M.A. Nowak, C. Hilbe, (2024)

Conditional cooperation with longer memory,

PNAS U.S.A. 121 (50) e2420125121,

https://doi.org/10.1073/pnas.2420125121

 

Strategie von Wurmparasiten entschlüsselt: Ein Weg zu innovativen Impfstoffen und Therapien

Helmholtz Zentrum München Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH)

Ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Julia Esser-von Bieren, vom Zentrum für Allergie und Umwelt (ZAUM) bei Helmholtz Munich und der Technischen Universität München sowie der Universität Lausanne (UNIL), hat eine molekulare Strategie von Wurmparasiten (Helminthen) aufgedeckt, mit der diese die Immunabwehr ihres Wirts umgehen. Diese Entdeckung eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung innovativer Impfstoffe und Therapien. Die in Science Immunology veröffentlichte Studie bietet vielversprechende Ansätze zur Bekämpfung schwerwiegender Infektionskrankheiten, Allergien und Asthma, indem die einzigartigen immunregulatorischen Eigenschaften von Helminthen genutzt werden.

Link: https://idw-online.de/de/news844402

Originalpublikation:

Bohnacker et al. (2024): A helminth enzyme subverts macrophage-mediated immunity by epigenetic targeting of prostaglandin synthesis. Science Immunology. DOI: 10.1126/sciimmunol.adl1467

 

Wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer Therapie der Leberfibrose

Universitätsmedizin Mannheim

ECM1 hemmt die Leberfibrose, indem es auf Mediatoren einwirkt, die den Botenstoff TGF-β von der biologisch inaktiven Form in die aktive Form überführen. … Die aktuelle Arbeit liefert neue Erkenntnisse über die Vorgänge in der geschädigten Leber während einer chronischen Lebererkrankung und unterstreicht die schützende Funktion von ECM1 für die Leber. Der identifizierte Mechanismus bietet vielversprechende Ansatzpunkte für eine mögliche Therapie der Leberfibrose. Dafür, wie genau eine solche Therapie umgesetzt werden kann, haben die Autoren verschiedene Ideen. Diese sind Gegenstand weiterer wissenschaftlicher Untersuchungen. …

Link: https://idw-online.de/de/news844411

Originalpublikation:

Link F, Li Y, Zhao J, et al

ECM1 attenuates hepatic fibrosis by interfering with mediators of latent TGF-β1 activation

Gut Published Online First: 24 October 2024.

DOI: https://doi.org/10.1136/gutjnl-2024-333213

Die Studie wurde außerdem für einen Kommentar im Journal Gut ausgewählt:

https://doi.org/10.1136/gutjnl-2024-333455

 

Naturstoff Hederagenin blockiert Rezeptor zur Schmerzregulation

Universität Leipzig

Ein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern um Prof. Dr. Annette Beck-Sickinger vom Institut für Biochemie der Universität Leipzig hat einen wichtigen Fortschritt bei der Forschung zur Schmerzlinderung erzielt. Sie entdeckten, dass der in der Heilpflanze Efeu vorkommende Naturstoff Hederagenin an den Rezeptor der Schmerzregulation bindet. Extrakte aus Efeu (Hedera helix) wirken in der Phytomedizin unter anderem krampflösend und schmerzstillend.

Link: https://idw-online.de/de/news844428 | https://research.uni-leipzig.de/sfb1423/

Originalpublikation:

Originaltitel der Veröffentlichung in „Angewandte Chemie International Edition“:

„Hederagenin is a Highly Selective Antagonist of the Neuro­peptide FF Receptor 1 that Reveals Mechanisms for Subtype Selectivity“, Doi: 10.1002/anie.202417786

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202417786

 

TYK2-Defizienz schützt vor Candida albicans-Infektionen

Veterinärmedizinische Universität Wien

Candida albicans (C. albicans), der häufigste menschliche Pilzerreger, verursacht eine Vielzahl an Krankheiten, die von wiederkehrenden oralen und genitalen Infektionen bis hin zu lebensbedrohlichen invasiven Erkrankungen reichen. Forscher:innen der Veterinärmedizinischen Universität Wien haben nun eine bedeutende Entdeckung gemacht: Fehlt Tyrosinkinase 2 (TYK2), ein Protein, das für die Immun-Signalübertragung entscheidend ist, erhöht das die Resistenz gegen C. albicans-Infektionen. Die Arbeit wurde kürzlich im wissenschaftlichen Journal Nature Communications veröffentlicht. … TYK2 ist entscheidend für die Regulierung der Immunantworten durch seine Rolle in der Zytokin-Signalübertragung und wichtig für die Abwehr von Krankheitserregern. Interessanterweise sind Patient:innen mit TYK2-Mangel zwar sehr anfällig für bakterielle und virale Infektionen, haben jedoch kein erhöhtes Risiko, Pilzinfektionen zu entwickeln. Hingegen können Patient:innen mit aktivierenden TYK2-Mutationen entzündliche und autoimmune Erkrankungen wie Psoriasis entwickeln. Diese Doppelrolle – sowohl schützend als auch krankheitsfördernd – motivierte das Team rund um Birgit Strobl vom Zentrum für Biowissenschaften der Vetmeduni, die Rolle von TYK2 in der Pilzimmunität zu untersuchen – ein Thema, das zuvor nicht erforscht worden war. … Diese Entdeckung ist besonders wichtig, da TYK2-Inhibitoren wie Deucravacitinib zunehmend zur Behandlung von Autoimmunkrankheiten wie Psoriasis eingesetzt werden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass TYK2-Inhibitoren das Risiko von Pilzinfektionen nicht erhöhen, sondern sogar eine vielversprechende therapeutische Option für die Behandlung invasiver Pilzerkrankungen darstellen könnten.

Link: https://idw-online.de/de/news844455 | https://www.vetmeduni.ac.at/universitaet/infoservice/presseinformationen/presse/tyk2-defizienz-schuetzt-vor-candida-albicans-infektionen

Originalpublikation:

Der Artikel „Lack of TYK2 signaling enhances host resistance to Candida albicans skin infection“ von Sara Miranda et al. wurde in Nature Communications veröffentlicht. https://www.nature.com/articles/s41467-024-54888-6#:~:text=In%20this%20study%2C%20we%20show,neutrophils%20around%20the%20fungal%20pathogens.

 

Umkehrung des Wachstums und der Anfälligkeit atherosklerotischer Plaques: Auswirkungen von Lipid-modifizierenden und entzündungshemmenden Therapeutika

https://www.mdpi.com/2227-9059/12/11/2435

Reversal of Atherosclerotic Plaque Growth and Vulnerability: Effects of Lipid-Modifying and Anti-Inflammatory Therapeutic Agents by Michail I. Papafaklis, Rafail Koros, Grigorios Tsigkas, Antonios Karanasos, Athanasios Moulias and Periklis Davlouros, Biomedicines 2024, 12(11), 2435; https://doi.org/10.3390/biomedicines12112435

 

Tödliche Diäten als Ursache für Verdauungskrankheiten

Vor dem Hintergrund einer alarmierenden Zunahme der Zahl der Menschen unter 50 Jahren, bei denen Darmkrebs diagnostiziert wird, fordern Forscher die Menschen auf, ihre Ballaststoffzufuhr zu erhöhen und ihre Essgewohnheiten zu verbessern, wenn sie das Risiko tödlicher Krebserkrankungen des Verdauungstrakts verringern wollen. Zwei aktuelle Studien erweitern die bestehenden Erkenntnisse, dass eine Ernährung, die reich an Obst, Gemüse, Vollkornprodukten, Fisch, Hülsenfrüchten und Milchprodukten ist, vor dem Risiko von Magen-Darm-Krebs (GI) – einschließlich Dickdarmkrebs – schützen und die Folgen dieser Krankheiten verbessern kann. … https://news.flinders.edu.au/blog/2024/12/02/deadly-diets-driving-digestive-diseases/

Journal References:

1. Zegeye Abebe, Molla Mesele Wassie, Phuc D. Nguyen, Amy C. Reynolds, Yohannes Adama Melaku. Association of dietary patterns derived by reduced-rank regression with colorectal cancer risk and mortality. European Journal of Nutrition, 2024; 64 (1) DOI: 10.1007/s00394-024-03513-9
2. Zegeye Abebe, Molla Mesele Wassie, Tefera Chane Mekonnen, Amy C Reynolds, Yohannes Adama Melaku. Difference in Gastrointestinal Cancer Risk and Mortality by Dietary Pattern Analysis: A Systematic Review and Meta-Analysis. Nutrition Reviews, 2024; DOI: 10.1093/nutrit/nuae090

 

Höheres Verhältnis von pflanzlichem zu tierischem Eiweiß kann die Herzgesundheit verbessern

Eine Ernährung mit einem höheren Verhältnis von pflanzlichem zu tierischem Eiweiß kann einer neuen Studie zufolge das Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen und koronarer Herzkrankheit (KHK) verringern. Den Forschern zufolge ist diese Risikoreduzierung wahrscheinlich auf den Ersatz von rotem und verarbeitetem Fleisch durch pflanzliche Proteine zurückzuführen. Die Forscher stellten außerdem fest, dass eine Kombination aus dem Verzehr von mehr pflanzlichen Proteinen und einer höheren Proteinzufuhr insgesamt die meisten Vorteile für die Herzgesundheit mit sich brachte. … https://www.hsph.harvard.edu/news/press-releases/higher-ratio-of-plant-protein-to-animal-protein-may-improve-heart-health/

Journal Reference:

1. Andrea J Glenn, Fenglei Wang, Anne-Julie Tessier, JoAnn E Manson, Eric B Rimm, Kenneth J Mukamal, Qi Sun, Walter C Willett, Kathryn M Rexrode, David JA Jenkins, Frank B Hu. Dietary plant-to-animal protein ratio and risk of cardiovascular disease in 3 prospective cohorts. The American Journal of Clinical Nutrition, 2024; 120 (6): 1373 DOI: 10.1016/j.ajcnut.2024.09.006

 

Alle Menschen sind einzigartig – auch im Darm

Eine neue Studie erweitert unser Wissen über den Darm und das Leben der Darmbakterien. Die Studie zeigt unter anderem, dass sich Veränderungen in der Darmumgebung auf die Zusammensetzung und Aktivität von Darmbakterien auswirken. Letztlich kann dies erklären, warum wir alle unterschiedliche Darmbakterien haben und wahrscheinlich auch, warum wir auf ein und dieselbe Nahrung unterschiedlich reagieren. … https://nexs.ku.dk/english/news/2024/all-people-are-unique/

Journal Reference:

1. Nicola Procházková, Martin F. Laursen, Giorgia La Barbera, Eirini Tsekitsidi, Malte S. Jørgensen, Morten A. Rasmussen, Jeroen Raes, Tine R. Licht, Lars O. Dragsted, Henrik M. Roager. Gut physiology and environment explain variations in human gut microbiome composition and metabolism. Nature Microbiology, 2024; 9 (12): 3210 DOI: 10.1038/s41564-024-01856-x

 

Verstecktes Fett sagt Alzheimer 20 Jahre vor den Symptomen voraus

Laut einer neuen Studie haben Forscher eine bestimmte Art von Körperfett mit den abnormen Proteinen im Gehirn in Verbindung gebracht, die ein Kennzeichen der Alzheimer-Krankheit sind, und zwar bis zu 20 Jahre vor dem Auftreten der ersten Symptome der Demenz. Die Forscher betonten, dass Änderungen des Lebensstils, die auf die Reduzierung dieses Fettes abzielen, die Entwicklung der Alzheimer-Krankheit beeinflussen könnten. … „Wir untersuchten den Zusammenhang zwischen BMI, viszeralem Fett, subkutanem Fett, Leberfettanteil, Oberschenkelfett und Muskeln sowie Insulinresistenz und HDL (gutes Cholesterin) mit Amyloid- und Tau-Ablagerungen bei der Alzheimer-Krankheit“, sagte Dr. Dolatshahi, Mitglied des Raji-Labors am MIR-Forschungszentrum für Neuroimaging-Labs. … Die Ergebnisse zeigten, dass ein höherer Anteil an viszeralem Fett mit einer erhöhten Amyloidbildung zusammenhängt und 77 % der Auswirkungen eines hohen BMI auf die Amyloidakkumulation ausmacht. Andere Arten von Fett erklärten nicht die mit Fettleibigkeit verbundene erhöhte Alzheimer-Pathologie. … https://press.rsna.org/timssnet/media/pressreleases/14_pr_target.cfm

 

Schwangerschaft stärkt die natürliche Immunität gegen schwere Grippe

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass eine Schwangerschaft eine natürliche Immunität auslösen kann, die den Schutz vor schweren Grippeinfektionen verstärkt. Entgegen der landläufigen Meinung, dass eine Schwangerschaft die Anfälligkeit für Infektionen erhöht, fanden Forscher heraus, dass sie bei Mäusen die Immunabwehr stärkt und das Influenza-A-Virus daran hindert, sich in der Lunge auszubreiten, wo es eine schwere Infektion verursachen kann. … „Auch die breite Bevölkerung könnte davon profitieren, denn unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die von uns beobachtete Immunreaktion auch über die Schwangerschaft hinaus reproduziert werden könnte“, so der Mitautor Dr. James Martin, Professor an der Fakultät für Medizin und Gesundheitswissenschaften von McGill und leitender Wissenschaftler am RI-MUHC. Dies könnte neue nasale Impfstoffe oder Behandlungen bedeuten, die die schützenden Moleküle, bekannt als Interleukin-17, erhöhen. https://www.mcgill.ca/newsroom/channels/news/pregnancy-enhances-natural-immunity-block-severe-flu-361713

Journal Reference:

1. Julia Chronopoulos, Erwan Pernet, Kim A. Tran, Toby K. McGovern, Arina Morozan, Sadie Wang, Oscar Tsai, Kosuke Makita, Maziar Divangahi, James G. Martin. Pregnancy enhances antiviral immunity independent of type I IFN but dependent on IL-17–producing γδ + T cells in the nasal mucosa. Science Advances, 2024; 10 (39) DOI: 10.1126/sciadv.ado7087

 

DNA-Schäden sind Schlüsselfaktor bei altersbedingter Makuladegeneration

Ein Forscherteam hat herausgefunden, dass die Anhäufung von DNA-Schäden in der Netzhaut entscheidend zur altersbedingten Makuladegeneration beiträgt und dass die Ausrichtung auf bestimmte Zelltypen der Netzhaut zu Behandlungen führen kann, die das Fortschreiten verlangsamen oder stoppen. https://news.uci.edu/2024/12/03/uc-irvine-co-led-study-finds-dna-damage-is-key-factor-in-age-related-macular-degeneration/

Journal Reference:

1. Akilavalli Narasimhan, Seok Hong Min, Laura L. Johnson, Heidi Roehrich, William Cho, Tracy K. Her, Caeden Windschitl, Ryan D. O’Kelly, Luise Angelini, Matthew J. Yousefzadeh, Linda K. McLoon, William W. Hauswirth, Paul D. Robbins, Dorota Skowronska‐Krawczyk, Laura J. Niedernhofer. The Ercc1−/Δ mouse model of XFE progeroid syndrome undergoes accelerated retinal degeneration. Aging Cell, 2024; DOI: 10.1111/acel.14419

 

Langfristige Auswirkungen eines weit verbreiteten Herbizids auf die Gehirngesundheit

Neue Forschungsergebnisse zeigen einen Zusammenhang zwischen der Glyphosatbelastung bei Mäusen und Symptomen einer Neuroinflammation sowie einer beschleunigten Alzheimer-ähnlichen Pathologie. Diese Studie untersucht sowohl das Vorhandensein als auch die Auswirkungen der Glyphosat-Nebenprodukte im Gehirn lange nach Beendigung der Exposition und zeigt eine Reihe anhaltender, schädlicher Auswirkungen auf die Gehirngesundheit. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Gehirn möglicherweise viel anfälliger für die schädlichen Auswirkungen des Herbizids ist als bisher angenommen. Glyphosat ist eines der am weitesten verbreiteten Herbizide, das in den USA und weltweit eingesetzt wird. … Laut den Centers for Disease Research sind Landarbeiter, Landschaftsgärtner und andere in der Landwirtschaft Beschäftigte eher durch Inhalation oder Hautkontakt Glyphosat ausgesetzt. Darüber hinaus deuten die neuen Erkenntnisse darauf hin, dass die Aufnahme von Glyphosatrückständen auf Lebensmitteln, die mit dem Herbizid besprüht wurden, möglicherweise ein Gesundheitsrisiko darstellt. Die meisten Menschen in den USA sind im Laufe ihres Lebens Glyphosat ausgesetzt gewesen. … Die frühere Studie zeigte, dass Glyphosat die Blut-Hirn-Schranke überwindet, eine Schutzschicht, die normalerweise verhindert, dass potenziell schädliche Stoffe in das Gehirn gelangen. Sobald Glyphosat diese Schranke überwunden hat, kann es mit dem Hirngewebe interagieren und scheint zu Neuroinflammation und anderen schädlichen Auswirkungen auf die neuronale Funktion beizutragen. … Die EPA hält bestimmte Glyphosatkonzentrationen für den Menschen für unbedenklich, da die Chemikalie nur in geringem Maße vom Körper aufgenommen und hauptsächlich unverändert ausgeschieden wird. Jüngste Studien, darunter auch diese, deuten jedoch darauf hin, dass Glyphosat und sein Hauptmetabolit Aminomethylphosphonsäure im Körper verbleiben und sich im Laufe der Zeit im Hirngewebe anreichern können, was Fragen zu den bestehenden Sicherheitsschwellen aufwirft und die Frage aufwirft, ob die Verwendung von Glyphosat überhaupt sicher ist. … Aufgrund ihrer weit verbreiteten Verwendung ist die Chemikalie in der gesamten Nahrungskette zu finden. Sie hält sich in der Luft, reichert sich in Böden an und ist im Oberflächen- und Grundwasser zu finden. … https://news.asu.edu/20241204-science-and-technology-study-reveals-lasting-effects-common-weed-killer-brain-health

Journal Reference:

1. Samantha K. Bartholomew, Wendy Winslow, Ritin Sharma, Khyatiben V. Pathak, Savannah Tallino, Jessica M. Judd, Hector Leon, Julie Turk, Patrick Pirrotte, Ramon Velazquez. Glyphosate exposure exacerbates neuroinflammation and Alzheimer’s disease-like pathology despite a 6-month recovery period in mice. Journal of Neuroinflammation, 2024; 21 (1) DOI: 10.1186/s12974-024-03290-6

 

CRISPR-Cas-Technologie: Effizienz und Sicherheit im Gleichgewicht

Forscher haben eine schwerwiegende Nebenwirkung bei der Verwendung der Genschere CRISPR-Cas aufgedeckt.

Ein Molekül, das den Prozess effizienter machen soll, zerstört Teile des Genoms. Die Genom-Editierung mit verschiedenen CRISPR-Cas-Molekülkomplexen hat in den letzten Jahren rasante Fortschritte gemacht. Hunderte Labore auf der ganzen Welt arbeiten derzeit daran, diese Werkzeuge klinisch einzusetzen und entwickeln sie kontinuierlich weiter.

Mit CRISPR-Cas-Werkzeugen können Forscher einzelne Bausteine des genetischen Materials präzise und gezielt verändern. Gentherapien, die auf einer solchen Genom-Editierung basieren, werden bereits zur Behandlung von Erbkrankheiten, zur Krebsbekämpfung und zur Züchtung dürre- und hitzetoleranter Nutzpflanzen eingesetzt.

Der molekulare Komplex CRISPR-Cas9, auch bekannt als Genschere, ist das am häufigsten verwendete Werkzeug von Wissenschaftlern auf der ganzen Welt. Er schneidet die doppelsträngige DNA genau an der Stelle, an der das genetische Material verändert werden muss. Dies steht im Gegensatz zu neueren Methoden der Genom-Editierung, bei denen der Doppelstrang nicht geschnitten wird.

Der Schnitt aktiviert zwei natürliche Reparaturmechanismen, die die Zelle zur Behebung solcher Schäden einsetzt: einen schnellen, aber ungenauen, der nur die Enden der geschnittenen DNA wieder verbindet, und einen langsamen und präzisen, der zwar langsam und gründlich ist, aber nicht in jedem Fall aktiviert wird. Letzterer erfordert eine kopierbare Vorlage für die Reparatur, um die DNA an der Schnittstelle präzise wieder zusammenzufügen.

Die langsame Variante wird als homologiegesteuerte Reparatur bezeichnet. Forscher möchten diese Reparaturmethode verwenden, da sie die präzise Integration einzelner DNA-Segmente in eine gewünschte Genregion ermöglicht. Der Ansatz ist sehr flexibel und kann zur Reparatur verschiedener Krankheitsgene eingesetzt werden. „Im Prinzip könnte man damit jede Krankheit heilen“, sagt Jacob Corn, Professor für Genombiologie an der ETH Zürich.

Um die Zelle dazu zu bringen, die homologiegesteuerte Reparatur zu nutzen, verwenden die Forscher seit kurzem ein Molekül namens AZD7648, das die schnelle Reparatur blockiert und die Zelle dazu zwingt, die homologiegesteuerte Reparatur zu nutzen. Dieser Ansatz soll die Entwicklung effizienterer Gentherapien beschleunigen. Die ersten Studien mit diesen neuen Therapien waren vielversprechend. Zu vielversprechend, wie sich herausstellte.

Eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Jacob Corn hat gerade herausgefunden, dass die Verwendung von AZD7648 schwerwiegende Nebenwirkungen hat. Die Studie wurde gerade in der Zeitschrift Nature Biotechnology veröffentlicht.

Obwohl AZD7648 wie erhofft eine präzise Reparatur und damit eine präzise Gen-Editierung mit dem CRISPR-Cas9-System fördert, hat dies bei einem erheblichen Teil der Zellen zu massiven genetischen Veränderungen in einem Teil des Genoms geführt, von dem erwartet wurde, dass er ohne Narbenbildung verändert wird. Die ETH-Forscher fanden heraus, dass diese Veränderungen zur einfachen Löschung von Tausenden und Abertausenden von DNA-Bausteinen, den sogenannten Basen, führten. Sogar ganze Chromosomenarme brachen ab. Dies macht das Genom instabil, mit unvorhersehbaren Folgen für die Zellen, die mit dieser Technik bearbeitet wurden.

„Als wir das Genom an den Stellen analysierten, an denen es bearbeitet worden war, sah es korrekt und präzise aus. Aber als wir das Genom umfassender analysierten, sahen wir massive genetische Veränderungen. Diese sind nicht zu sehen, wenn man nur den kurzen, bearbeiteten Abschnitt und seine unmittelbare Umgebung analysiert“, sagt Grégoire Cullot, Postdoktorand in der Gruppe von Corn und Erstautor der Studie. …

… Dennoch sagt Corn, dass dies nicht das Ende, sondern der Beginn weiterer Fortschritte bei der Genom-Editierung mit CRISPR-Cas-Techniken ist. „Die Entwicklung jeder neuen Technologie ist ein steiniger Weg. Ein Stolpern bedeutet nicht, dass wir die Technologie aufgeben.“ …

… Gentherapien auf Basis des CRISPR-Cas-Systems wurden bereits erfolgreich in der klinischen Praxis eingesetzt. In den letzten Jahren wurden beispielsweise hundert Patienten, die an der Erbkrankheit Sichelzellenanämie leiden, mit CRISPR-Cas-basierten Therapeutika behandelt – ohne AZD7648. „Alle Patienten gelten als geheilt und haben keine Nebenwirkungen“, sagt Corn. „Daher bin ich optimistisch, dass Gentherapien wie diese zum Standard werden. Die Frage ist, welcher Ansatz der richtige ist und was wir tun müssen, um die Technik für so viele Patienten wie möglich sicher zu machen.“ https://ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2024/12/bei-crispr-cas-balance-finden-zwischen-effizienz-und-sicherheit.html | https://de.wikipedia.org/wiki/CRISPR/Cas-Methode

Journal Reference:

1. Grégoire Cullot, Eric J. Aird, Moritz F. Schlapansky, Charles D. Yeh, Lilly van de Venn, Iryna Vykhlyantseva, Susanne Kreutzer, Dominic Mailänder, Bohdan Lewków, Julia Klermund, Christian Montellese, Martina Biserni, Florian Aeschimann, Cédric Vonarburg, Helmuth Gehart, Toni Cathomen, Jacob E. Corn. Genome editing with the HDR-enhancing DNA-PKcs inhibitor AZD7648 causes large-scale genomic alterations. Nature Biotechnology, 2024; DOI: 10.1038/s41587-024-02488-6

 

Das Herz hat sein eigenes „Gehirn“

Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass das Herz ein Mini-Gehirn hat – ein eigenes Nervensystem, das den Herzschlag steuert. Ein besseres Verständnis dieses Systems, das viel vielfältiger und komplexer ist als bisher angenommen, könnte zu neuen Behandlungsmethoden für Herzkrankheiten führen. …

Die Studie wurde am Zebrafisch durchgeführt, einem Tiermodell, das große Ähnlichkeiten mit der menschlichen Herzfrequenz und der allgemeinen Herzfunktion aufweist. Die Forscher waren in der Lage, die Zusammensetzung, Organisation und Funktion der Neuronen innerhalb des Herzens mithilfe einer Kombination von Methoden wie der Einzelzell-RNA-Sequenzierung, anatomischen Studien und elektrophysiologischen Techniken zu kartieren. …

„Wir werden nun weiter untersuchen, wie das Herzhirn mit dem eigentlichen Gehirn interagiert, um die Herzfunktionen unter verschiedenen Bedingungen wie Bewegung, Stress oder Krankheit zu regulieren“, sagt Konstantinos Ampatzis. “Unser Ziel ist es, neue therapeutische Ansatzpunkte zu identifizieren, indem wir untersuchen, wie Störungen im neuronalen Netzwerk des Herzens zu verschiedenen Herzerkrankungen beitragen.“

https://news.ki.se/the-heart-has-its-own-brain | https://de.wikipedia.org/wiki/Herz#Myogene_und_neurogene_Herzen

Journal Reference:

1. Andrea Pedroni, Elanur Yilmaz, Lisa Del Vecchio, Prabesh Bhattarai, Inés Talaya Vidal, Yu-Wen E. Dai, Konstantinos Koutsogiannis, Caghan Kizil, Konstantinos Ampatzis. Decoding the molecular, cellular, and functional heterogeneity of zebrafish intracardiac nervous system. Nature Communications, 2024; 15 (1) DOI: 10.1038/s41467-024-54830-w

 

Eine Studie zeigt, dass der Verzehr von stark verarbeiteten Lebensmitteln die Muskelqualität beeinträchtigt

Eine Ernährung, die reich an hochverarbeiteten Lebensmitteln ist, geht mit einer höheren Menge an Fett einher, das in den Oberschenkelmuskeln gespeichert wird, unabhängig von der Menge der aufgenommenen Kalorien oder dem Grad der körperlichen Aktivität, so eine neue Studie. Eine höhere Menge an intramuskulärem Fett im Oberschenkel könnte auch das Risiko für Knie-Arthrose erhöhen. …

Die Verwendung natürlicher und minimal verarbeiteter Zutaten in vielen modernen Ernährungsweisen hat abgenommen, da sie immer häufiger durch Zutaten ersetzt werden, die industriell verarbeitet, künstlich aromatisiert, gefärbt oder chemisch verändert wurden.

Lebensmittel wie Frühstückscerealien, Margarinen/Brotaufstriche, abgepackte Snacks, Hot Dogs, Softdrinks und Energydrinks, Süßigkeiten und Desserts, Tiefkühlpizzen, Fertiggerichte, massenproduziertes abgepacktes Brot und Brötchen und vieles mehr enthalten synthetische Inhaltsstoffe und sind stark verarbeitet.

Diese hochverarbeiteten Lebensmittel sind in der Regel länger haltbar und sehr ansprechend, da sie praktisch sind und eine Kombination aus Zucker, Fett, Salz und Kohlenhydraten enthalten, die das Belohnungssystem des Gehirns beeinflussen und es schwer machen, mit dem Essen aufzuhören.

„Das Neue an dieser Studie ist, dass sie die Auswirkungen der Ernährungsqualität untersucht, insbesondere die Rolle von ultra-verarbeiteten Lebensmitteln im Zusammenhang mit intramuskulärem Fett in den Oberschenkelmuskeln, das mittels MRT untersucht wurde“, so die Autorin Dr. Zehra Akkaya, Forscherin und ehemalige Fulbright-Stipendiatin in der Abteilung für Radiologie und biomedizinische Bildgebung an der University of California, San Francisco. „Dies ist die erste bildgebende Studie, die den Zusammenhang zwischen der MRT-basierten Skelettmuskelqualität und der Qualität der Ernährung untersucht.“ … https://press.rsna.org/timssnet/media/pressreleases/14_pr_target.cfm

 

Neue Methode für die Analyse von Mikrobiom-Interaktionen

Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie

Mikrobielle Gemeinschaften, wie sie in der Darmflora oder anderen Körperregionen vorkommen, sind entscheidend für die Gesundheit und Entwicklung von Wirten. Doch wie diese Mikroben miteinander interagieren – ob sie in Konkurrenz stehen, kooperieren oder indirekt Einfluss aufeinander nehmen – war bisher nur schwer zu entschlüsseln. Eine neue Methode bringt nun mehr Licht ins Dunkel: Mit einem innovativen stochastischen Ansatz ist es möglich, die Interaktionen zwischen Mikroben präziser zu analysieren.

Link: https://idw-online.de/de/news844287

Originalpublikation:

doi.org/10.1371/journal.pbio.3002913

 

Krankheitserreger im Räucherlachs und in veganen Käsealternativen, Acrylamid in Trockenobst

Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL)

Bundesamt stellt aktuelle Ergebnisse der Lebensmittelüberwachung vor

Link: https://idw-online.de/de/news844277

 

Die häufigsten neuen psychoaktiven Substanzen – und wie sie wirken

Unter dem Begriff „Neue psychoaktive Substanzen“ werden synthetisch hergestellte, berauschende Stoffe zusammengefasst, die gelegentlich auch als „Designerdrogen“ bezeichnet werden. In den vergangenen Jahren ist eine stetig wachsende Anzahl solcher Substanzen aufgetaucht. Einen Überblick verschafft dieser Beitrag.

https://www.springermedizin.de/substanzabusus/substanzabusus/neue-psychoaktive-substanzen/27226212

 

Der Darm verändert sich in Schwangerschaft und Stillzeit massiv

Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

entdeckt die molekularen und strukturellen Hintergründe der Veränderung, die für die Nährstoffaufnahme und die Gesundheit der Babys entscheidend sind

In der Schwangerschaft und Stillzeit verändert sich der weibliche Körper in vielerlei Hinsicht. So werden verschiedene Organe wie die Brüste oder auch das Immunsystem angepasst, um die Gesundheit von Mutter und Kind zu gewährleisten – das geschieht im Laufe der Evolution bei allen Säugetieren. Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Josef Penninger, unter anderem Wissenschaftlicher Geschäftsführer des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI), und Masahiro Onji von der Medizinischen Universität Wien berichtet nun über seine überraschende Entdeckung, dass sich während der Schwangerschaft und Stillzeit auch der Darm massiv verändert. Dabei kommt es zu einer annähernden Verdoppelung der Darmoberfläche und einer auffälligen strukturellen Umgestaltung. Die Forscher:innen liefern auch den ersten genetischen und mechanistischen Beweis dafür, wie diese Darmveränderungen zustande kommen. Die Studie wurde jetzt im Fachjournal Nature veröffentlicht. …

Link: https://idw-online.de/de/news844231

Originalpublikation:

Masahiro Onji, Verena Sigl, Thomas Lendl, Maria Novatchkova, Asier Ullate-Agote, Amanda Andersson-Rolf, Ivona Kozieradzki, Rubina Koglgruber, Tsung-Pin Pai, Dominic Lichtscheidl, Komal Nayak, Matthias Zilbauer, Natalia A. Carranza García, Laura Katharina Sievers, Maren Falk-Paulsen, Shane J.F. Cronin, Astrid Hagelkruys, Shinichiro Sawa, Lisa C Osborne, Philip Rosenstiel, Manolis Pasparakis, Jürgen Ruland, Hiroshi Takayanagi, Hans Clevers, Bon-Kyoung Koo und Josef M. Penninger: RANK treibt die strukturierte Expansion des Darmepithels während der Schwangerschaft an. Nature 2024, DOI: 10.1038/s41586-024-08284-1

 

Der IGeL-Monitor

ist ein Informationsportal für Patientinnen und Patienten, das der Medizinische Dienst Bund 2012 initiiert hat und seitdem betreibt. Unter www.igel-monitor.de erhalten Versicherte evidenzbasierte Bewertungen zu IGeL in der ärztlichen Praxis sowie viele weitere Informationen rund um das Thema. Für die Bewertung des möglichen Schadens und Nutzens einer IGeL recherchiert das Wissenschaftsteam in medizinischen Datenbanken und wertet diese systematisch aus. Versicherte erfahren im IGeL-Monitor auch, welche Leistungen von den gesetzlichen Krankenkassen bei Symptomen übernommen werden. https://www.igel-monitor.de/index.html

 

Proteinbiosynthese: Pannenhilfe nach Auffahrunfällen

Universitätsmedizin Mannheim

Wichtige Kontrollfunktion der E3 Ubiquitin-Ligase RNF 10

Proteine (auch Eiweiße genannt) werden in allen Zellen des Köpers durch sogenannte Ribosomen hergestellt. Diese „Proteinfabriken“ übersetzen den in den Boten-RNAs (englisch messenger RNA, mRNA) verschlüsselten genetischen Code in Aminosäuresequenzen. Dazu heften sich die beiden Untereinheiten der Ribosomen, 40S und 60S, an die mRNA an, und während das nun vollständige Ribosom an der mRNA entlangfährt, wird Aminosäure für Aminosäure entsprechend der Information auf der mRNA zusammenfügt. Die so gebildete Aminosäurekette faltet sich anschließend in das fertige Protein. …

Link: https://idw-online.de/de/news843898

Originalpublikation:

Lehmann, J.A., Lindner, D., Sung, HM. et al. E3 ubiquitin ligase RNF10 promotes dissociation of stalled ribosomes and responds to ribosomal subunit imbalance. Nat Commun 15, 10350 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-54411-x