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MELDUNG/042: Nachrichten aus Forschung und Lehre vom 20.01.10 (idw)


Informationsdienst Wissenschaft - idw - Pressemitteilungen


→  "Dornröschen" ist Molekül des Jahres
→  Den Lebensnerv des Tumors treffen
→  Biophysiker enthüllen Proteinfaltungsdynamik
→  Essener Forscher stellen Gentherapie auf sichere Füße
      Mit Hilfe eines Virus soll eine seltene Bluterkrankung geheilt werden
→  Erstmals Referenzwerte für Herzgröße und Herzmasse von Kindern und Jugendlichen ermittelt
→  Abschlussbericht "Energieeffiziente Krankenhäuser" online

Raute

Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch - 19.01.2010

"Dornröschen" ist Molekül des Jahres

Das springende Gen (Transposon) "Dornröschen" ist Molekül des Jahres 2009. Das gab jetzt die International Society for Molecular and Cell Biology and Biotechnology Protocols and Researches (ISMCBBPR) bekannt. Das Transposon haben Dr. Zsuzsanna Izsvàk, Dr. Zoltàn Ivics und Dr. Lajos Màtés vom Max-Delbrück-Centrum (MDC) Berlin-Buch entwickelt. Eine internationale Jury hatte es aus 15 Molekülen ausgewählt. Es sei "sehr vielversprechend für den Einsatz in der Gentherapie" und könne Gene sogar in Stammzellen und Vorläuferzellen einschleusen und stabil in deren Erbanlagen einbauen und sei sicherer als virale Gentaxis. Damit hat erstmals ein Labor außerhalb der USA diese Auszeichnung erhalten.

Transposons sind molekulare Parasiten, die sich in Genomen vermehren. Gleichzeitig sorgen sie dafür, dass sich das Genom im Laufe der Evolution verändern kann. Etwa die Hälfte des Genoms des Menschen stammt von solchen Transposons. Genetische Veränderungen haben jedoch die große Mehrheit der Transposons inaktiv gemacht.

Aus Fischtransposons, die vermutlich vor rund 20 Millionen Jahren aktiv gewesen waren, gelang es Dr. Ivics und Dr. Izsvàk vor über zehn Jahren ein springendes Gen "wiederzubeleben". Sie nannten es in Anlehnung an das Grimm`sche Märchen "Dornröschen" (Sleeping Beauty), weil sie es nach langem Schlaf aufgeweckt hatten.

Um es als Werkzeug für die Übertragung und den Einbau von Genen besser nutzen zu können, veränderten sie die genetische Bauanleitung des von ihnen entwickelten Transposons etwas. Es gelang ihnen damit Gene in Zellen von Wirbeltieren so effizient einzuschleusen, wie es bisher nur mit (entschärften) Viren als Gentaxis möglich gewesen war. Die Jury bewertete dieses "hyperaktive Transposon" als revolutionär. Auf der Tagung der European Society of Gene and Cell Therapy in Hannover im November 2009 hatten Forscher "Dornröschen" als Durchbruch für die Gen- und Zelltherapie gewertet.

Den Titel "Molekül des Jahres" vergibt seit 2002 die im Jahre 2000 gegründete wissenschaftliche Gesellschaft ISMCBBPR. Davor hatte das Wissenschaftsmagazin Science diesen Titel vergeben.

Barbara Bachtler
Pressestelle
Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch
Robert-Rössle-Straße 10
13125 Berlin
e-mail: presse@mdc-berlin.de
http://www.mdc-berlin.de/

Quelle: Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch, Barbara Bachtler, 19.01.2010

Raute

Paul Scherrer Institut (PSI) - 18.01.2010

Den Lebensnerv des Tumors treffen

Schweizerisch-Finnisches Forschungsteam klärt Struktur einer wichtigen Ansatzstelle für Krebsmedikamente

Um wachsen zu können, muss ein Krebstumor von Blut- und Lymphgefässen durchzogen sein, die ihn mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgen und durch die der in der Zelle entstehende Abfall entsorgt werden kann. Um sich diese Versorgung zu sichern, senden Tumore Botenstoffe aus, die umliegende Gefässe veranlassen, sich zu verzweigen und in den Tumor hineinzuwachsen. Einen wichtigen Schritt zum besseren Verständnis der molekularen Vorgänge bei der Gefässbildung in Tumoren haben nun Forschende des Paul Scherrer Instituts und des Biomedicum in Helsinki, Finnland gemacht. Sie haben die Struktur der Bindungsstelle aufgeklärt, an der sich ein Botenstoffmolekül mit dem entsprechenden Rezeptor auf der Zelloberfläche verbindet. Durch diese Verbindung wird das Wachstum der Lymphgefässe angeregt. Dieses Wissen kann in der Zukunft für die weitere Entwicklung neuer Medikamente verwendet werden, die diese Rezeptoren gezielt blockieren. So können diese Mittel das Wachstum der Gefässe verhindern und den Tumor aushungern. Die Ergebnisse erscheinen in der Woche vom 18. Januar in der Online-Ausgabe der Zeitschrift der Amerikanischen Akademie der Wissenschaften (PNAS - Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America).

Vor ca. 20 Jahren hat der amerikanische Mediziner Judah Folkman eine neuartige Tumortherapie vorgeschlagen, bei der durch gezielte Blockierung des Wachstums der Tumorblutgefässe der Tumor ausgehungert und so indirekt an seiner Ausbreitung gehindert würde. Ein auf diesem Konzept bestehender Therapieansatz wurde in der Zwischenzeit entwickelt und wird in der Klinik angewendet. Um dieses Verfahren optimieren zu können, ist es wichtig, die genauen molekularen Vorgänge zu verstehen, die hinter der Bildung der Gefässe stehen. Dazu haben die Forschenden aus der Schweiz und aus Finnland nun einen entscheidenden Beitrag geleistet.

Moleküle, die für das Wachstum von Gefässen verantwortlich sind, werden von Fachleuten mit der Abkürzung VEGF (vascular endothelial growth factor) bezeichnet. Das untersuchte Molekül, das das Wachstum von Lymphgefässen anregt, heisst VEGF-C. Ein VEGF-Molekül ist biochemisch gesehen ein Protein, also ein hochkomplexes Biomolekül bestehend aus tausenden von Atomen. Es wird aktiv, in dem es sich mit dem Ende eines anderen Proteins (dem Rezeptor), verbindet, das in der Membran einer lebenden Zelle eingebaut ist. Die Bindung von VEGF an den Rezeptor bewirkt eine Veränderung der Struktur dieses Membranproteins und die daraus folgende Strukturänderung wirkt sich innert Sekunden auch auf der Innenseite der Zellmembran aus und löst dort chemische Reaktionen aus, die zur Veränderung der Zellen führen. Im hier untersuchten Fall wird die Zelle angeregt, sich zu teilen und so am Wachstum neuer Blut- und Lymphgefässe teilzuhaben.

Damit die Kombination von Signalmolekül und Rezeptor richtig funktioniert, müssen beide die richtige einmalige Molekülstruktur haben - das heisst tausende von Atomen müssen korrekt im dreidimensionalen Raum angeordnet sein. Um diese Struktur im Detail zu bestimmen, haben die Forschenden die Moleküle an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS des Paul Scherrer Instituts untersucht. Dieser Teilchenbeschleuniger mit 288 Metern Umfang erzeugt besonders intensives Röntgenlicht, mit dem unter anderem die Struktur komplexer Proteine aufgeklärt werden kann. Dazu wird das Verfahren der Proteinkristallographie genutzt, bei dem viele solcher Moleküle in einer regelmässigen Form angeordnet (kristallisiert) und anschliessend mit dem Röntgenlicht durchstrahlt werden. Dabei wird ein Teil des Lichtes in bestimmte Richtungen abgelenkt. Aus diesen Ablenkrichtungen können die Forschenden dann die detaillierte Struktur des Proteins bestimmen.

Das am PSI laufende Projekt, das zur Publikation in PNAS führte, wird vom PSI, vom Schweizerischen Nationalfonds SNF und der Schweizerischen Krebsliga unterstützt.

Über das PSI

Das Paul Scherrer Institut entwickelt, baut und betreibt grosse und komplexe Forschungsanlagen und stellt sie der nationalen und internationalen Forschungsgemeinde zur Verfügung. Eigene Forschungsschwerpunkte sind Festkörperforschung und Materialwissenschaften, Elementarteilchenphysik, Biologie und Medizin, Energie- und Umweltforschung. Mit 1300 Mitarbeitenden und einem Jahresbudget von rund 260 Mio. CHF ist es das grösste Forschungsinstitut der Schweiz.

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Kurt Ballmer-Hofer
Labor für Biomolekulare Forschung
Paul Scherrer Institut
5232 Villigen PSI, Schweiz
E-Mail: kurt.ballmer@psi.ch, [Deutsch, Englisch]

Dr. Andrea Prota
Labor für Biomolekulare Forschung
Paul Scherrer Institut
5232 Villigen PSI, Schweiz
E-mail: andrea.prota@psi.ch, [Deutsch,
Englisch, Italienisch, Französisch]

Originalveröffentlichung:
Veli-Matti Leppänen, Andrea E. Prota, Michael Jeltsch, Andrey Anisimov, Nisse Kalkkinen, Tomas Strandin, Hilkka Lankinen, Adrian Goldman, Kurt Ballmer-Hofer, and Kari Alitalo
"Structural determinants of growth factor binding and specificity by VEGF receptor 2"
PNAS Early Edition, January 18, 2010

Weitere Informationen finden Sie unter
http://www.psi.ch

Zu dieser Mitteilung finden Sie Bilder unter:

http://idw-online.de/pages/de/image107683
PSI-Forscher Kurt Ballmer-Hofer neben dem Fermenter, in dem die Moleküle für die Untersuchungen zur Entwicklung von Lymphgefässen durchgeführt wurden

http://idw-online.de/pages/de/image107684
Struktur der Bindungsstelle zwischen VEGF-Molekül und Rezeptor.

Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung:
http://idw-online.de/pages/de/institution695

Quelle: Paul Scherrer Institut (PSI), Dagmar Baroke, 18.01.2010

Raute

Technische Universität München - 19.01.2010

Biophysiker enthüllen Proteinfaltungsdynamik

Echtzeitmessung von einzelnen Molekülen

Damit Eiweiße in unserem Körper ihren Dienst tun können, müssen sie sich zu einer genau definierten, dreidimensionalen Struktur zusammenfalten. Funktioniert diese Faltung nicht, kann dies schwere Erkrankungen zur Folge haben. Wie die Proteine in ihre dreidimensionale Form gelangen ist eine der wichtigsten Fragen der Biowissenschaften und der Medizin. Viele Details dieses Prozesses sind jedoch noch ungeklärt. In der aktuellen Ausgabe von PNAS beschreiben Biophysiker der Technischen Universität München (TUM) eine neue Methode, mit der sie die Proteinfaltung am Beispiel eines Reißverschluss-ähnlichen Eiweißes in bisher nie erreichtem Detailgrad beschreiben können.

Fehlfunktionen in der Proteinfaltung spielen eine entscheidende Rolle bei vielen schweren Krankheiten, darunter Diabetes, Krebs, Mukoviszidose, Prionenerkrankungen und Alzheimer. Ein besseres Verständnis des Faltungsprozesses ist wichtig, um die Kette der Ereignisse von der DNA-Kodierung bis zur biologischen Funktion zu verstehen. Darauf aufbauend könnten dann gezielt wirksame Medikamente entwickelt werden. Viele vorangegangene Studien - einschließlich Experimenten der selben Arbeitsgruppe mit Rasterkraftmikroskopie - haben versucht, die Energieschwellen zu charakterisieren, die zwischen dem ungefaltetem und gefaltetem Zustand eines Proteins bestehen. Detaillierte Beobachtungen des sehr schnellen Übergangs von einem Zustand in den anderen waren aber bisher kaum möglich. Die aktuellen Ergebnisse öffnen nun die Tür zu höher auflösenden, direkten Messungen.

Das publizierte Experiment ist das neueste in einer langen Serie von biophysikalischen Experimenten mit einzelnen Molekülen die von Professor Matthias Rief und seinen Kollegen im Physik-Department der TUM durchgeführt wurden. Die Ko-Autoren Christof Gebhardt und Thomas Bornschlögl sind Mitarbeiter in Riefs Labor; Gebhardt ist außerdem Mitarbeiter im Exzellenzcluster Munich Center for Integrated Protein Science.

Als Modell für die Echtzeitstudie der Proteinfaltung wählten die TUM Wissenschaftler einen aus Hefe isolierten so genannten Leucin-Zipper. Er hat eine - für ein Protein - relativ einfache Struktur und einen Faltungsvorgang ähnlich dem eines Reißverschlusses. "Man stelle sich zwei parallele Ketten von Aminosäuren vor, unten zusammengeschlossen, oben offen," erläutert Matthias Rief. "Wie bei einem Reißverschluss lagern sich dann die beiden offenen Enden zusammen."

Die Forscher erweiterten diese Struktur so dass sie unabhängige Messungen am oberen, unteren und mittleren Teil des Reißverschlusses machen konnten. Die freien Enden am oberen Teil hielten sie mit Griffen aus doppelsträngiger DNA fest. Die DNA-Griffe wiederum waren an kleine Perlen gebunden, die die Forscher direkt mit einer "optischen Pinzette" manipulieren konnten. Dieses Werkzeug basiert auf der Fähigkeit eines Laserstrahls mit einem speziellen Profil, Objekte im Nanobereich festhalten zu können. Ein Ende des Proteinmoleküls wurde so fixiert. Das andere stand zwar unter Spannung, hatte aber so viel Bewegungsfreiheit, dass die Faltungsdynamik direkt und in Echtzeit gemessen werden konnte. Dieser Aufbau ermöglichte Messungen mit hoher Auflösung, in der Distanz sowie in der Zeit. "Wir können tausende von Zwischenstufen vermessen und erstmals nicht nur Anfangs- und Endzustand anschauen sondern auch die Berge dazwischen," fasst Rief die Ergebnisse zusammen.

Original-Publikation:

Full distance resolved folding energy landscape of one single protein molecule
J. Christof M. Gebhardt, Thomas Bornschlögl, and Matthias Rief
PNAS Early Edition for the week of Jan. 18, 2010
Einsehbar unter: http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.0909854107

Kontakt:
Prof. Matthias Rief
Lehrstuhl für Experimentalphysik
Technische Universität München (TUM)
James-Franck-Str. 1, D 85748 Garching
E-mail: mrief@ph.tum.de

Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung:
http://idw-online.de/pages/de/institution73

Quelle: Technische Universität München, Dr. Ulrich Marsch, 19.01.2010

Raute

Universitätsklinikum Essen - 19.01.2010

Essener Forscher stellen Gentherapie auf sichere Füße

Mit Hilfe eines Virus soll eine seltene Bluterkrankung geheilt werden

Mit stolzen 1,3 Millionen Euro fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung drei Jahre lang ein Gemeinschaftsprojekt der Universitätskliniken Düsseldorf, Essen und Würzburg, mit dem eine Gentherapie für eine seltene Bluterkrankung entwickelt werden soll. 655.901 Euro dieser Fördersumme fließen nach Essen, wo Prof. Dr. Peter Horn am Institut für Transfusionsmedizin des Universitätsklinikums die Sicherheit der Therapie, für die ein Foamy-Retrovirus verwendet wird, erforschen soll.

"Im Mittelpunkt des Forschungsprojektes steht die seltene Fanconi-Anämie, die oft schon im Kindes- oder Jugendalter auftritt und bei der es aufgrund eines angeborenen Gen-Defektes zu chronischem Knochenmarkversagen kommt", erklärt Prof. Peter Horn, Leiter des Instituts für Transfusionsmedizin am Universitätsklinikum Essen. Bei Patienten mit Fanconi-Anämie kann der Körper gebrochene DNA-Doppelstränge nicht mehr selbst reparieren. Die Folge ist ein vermehrtes Absterben von blutbildenden Zellen. "Das Ziel unserer Forschung ist es, diesen genetischen Defekt in blutbildenden Stammzellen zu reparieren, indem mit Hilfe eines bestimmten Retrovirus die fehlende oder defekte Erbinformation in diese Zellen eingeschleust wird", verdeutlicht der Essener Forscher. So genannte Foamyviren kommen dabei zum Einsatz: "Diese Viren erzeugen im Menschen keine Krankheiten und können sich problemlos dauerhaft in das Erbgut der Zellen integrieren. Sie fungieren damit als Gen-Taxi für die genetischen Informationen, mit denen wir den Gendefekt der Fanconi-Anämie-Patienten reparieren möchten", so Prof. Horn.

Seine Forschungsgruppe am Essener Institut für Transfusionsmedizin ist gemeinsam mit Prof. Dr. H. Hanenberg vom Uniklinikum Düsseldorf für den Sicherheitsaspekt der neuen Therapie zuständig, das heißt im Klartext: Hier wird im Vorfeld überprüft, ob der Einsatz der Retroviren keine schädlichen Nebenwirkungen für die Patienten hat, denn die Überbrückung des genetischen Defekts soll schließlich reibungslos verlaufen und nicht zu weiteren Erkrankungen führen. "Wir haben beim Einsatz der Viren bei Primaten, die Menschen genetisch sehr ähnlich sind, bereits sehr gute Erfahrungen gemacht", berichtet der Gen-Experte. "Daher sind wir auch zuversichtlich, dass wir in absehbarer Zeit eine klinische Studie starten können, damit die neu gewonnenen Erkenntnisse Patienten mit Fanconi-Anämie zu Gute kommen können." Wenn für diese seltene Bluterkrankung eine Therapie gefunden wird, wird dies auch Rückschlüsse und Therapieansätze für andere genetische Defekte dieser Art liefern.

Nähere Informationen zum Thema erhalten Sie bei:
Prof. Dr. Peter Horn
Direktor des Instituts für Transfusionsmedizin am Universitätsklinikum Essen
Robert-Koch-Haus, Virchowstraße 179, 45147 Essen
E-Mail: Peter.Horn@uk-essen.de

Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung:
http://idw-online.de/pages/de/institution926

Quelle: Universitätsklinikum Essen, Kristina Gronwald, 19.01.2010

Raute

Kompetenznetz Angeborene Herzfehler - 19.01.2010

Wie groß ist ein Kinderherz?

- Forscherteam ermittelt erstmals Referenzwerte für Herzgröße und
    Herzmasse von Kindern und Jugendlichen
- Therapieentscheidungen für herzkranke Kinder erleichtert

In einem Forschungsprojekt des Kompetenznetzes Angeborene Herzfehler wurden erstmals geschlechts- und altersspezifische Referenzwerte für die Herzgröße und Herzmasse von Kindern und Jugendlichen im Alter von acht bis 20 Jahren ermittelt. "Die neuen Referenzwerte erleichtern die Therapieentscheidungen für herzkranke Kinder, weil sie eine präzisere Beurteilung des Herzens erlauben", erklärt Projektleiter Dr. Samir Sarikouch von der Medizinischen Hochschule Hannover. Am 19. Januar 2010 erscheint die dazugehörige Publikation in Circulation: Cardiovascular Imaging.

In der Studie hat das internationale Forscherteam mithilfe der kardialen Magnetresonanztomografie herausgefunden, dass sich Herzen bereits im Kindesalter je nach Geschlecht unterscheiden. Die Normwerte für gesunde Herzen werden in Form von Referenzperzentilen dargestellt, wie sie bereits aus anderen Bereichen der Kinder- und Jugendmedizin bekannt sind. Auf Grundlage der neuen Referenzwerte können Untersucher zukünftig besser beurteilen, welche Veränderung des Herzens außerhalb des Normbereiches liegt und deshalb behandelt werden muss. Dies gilt sowohl für Kinder und Jugendliche mit angeborenen Herzfehlern als auch für diejenigen, deren Herzen bisher gesund waren und beispielsweise akut durch eine Herzmuskelentzündung erkrankt sind. Ferner lässt sich mithilfe der Referenzwerte der Zeitpunkt für eine Therapie genauer ermitteln. Derzeit ist eine Anschlussstudie in Planung, mit deren Hilfe Normwerte für die Herzen von Säuglingen und Kleinkindern ermittelt werden sollen.

Sarikouch S, Kühne T, Peters B, Gutberlet M, Leismann B, Kelter Kloepping A, Koerperich H, Beerbaum P.
Sex-Specific Pediatric Percentiles for Ventricular Size and Mass as Reference Values for Cardiac Magnetic Resonance Imaging.
Erscheint am 19. Januar 2010 in Circulation: Cardiovascular Imaging, Issue 7.

Kompetenznetz Angeborene Herzfehler

Das Kompetenznetz Angeborene Herzfehler erforscht Krankheitsmechanismen, neue Behandlungsmöglichkeiten und die aktuelle Versorgungslage von Kindern, Jugendlichen und Erwachsenen mit Herzfehlern in Deutschland. In dem Forschungsverbund arbeiten Ärzte, Wissenschaftler, Elternverbände und Selbsthilfegruppen zusammen, um einen schnellen Austausch neuer Forschungsergebnisse zwischen Forschung und Versorgung zu erreichen. Das Netzwerk wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Programm "Gesundheitsforschung: Forschung für den Menschen" über neun Jahre gefördert. Damit möchte das BMBF die strukturenübergreifende Wissenschaftszusammenarbeit stärken. Schirmherrin ist Friede Springer.

Weitere Informationen finden Sie unter
http://www.kompetenznetz-ahf.de/research/clinical-studies/magnetic-resonance-imaging-mri
Forschungsprojekt Magnetresonanztomografie des Kompetenznetzes Angeborene Herzfehler

Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung:
http://idw-online.de/pages/de/institution762

Quelle: Kompetenznetz Angeborene Herzfehler, Wiebke Lesch, 19.01.2010

Raute

Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT - 19.01.2010

Abschlussbericht "Energieeffiziente Krankenhäuser" online

Möglichkeiten, in Krankenhäusern Energie zu sparen, gibt es viele. Der Abschlussbericht "Energieeffiziente Krankenhäuser" des Fraunhofer-Instituts UMSICHT zeigt die größten Einsparpotenziale und wie sie lohnenswert erschlossen werden können. Der Bericht ist kostenfrei online zugänglich.

Wo stecken die größten Einsparpotenziale von Krankenhäusern und welche können lohnenswert erschlossen werden? Diesen Fragen ist Fraunhofer UMSICHT in einem Forschungsprojekt nachgegangen und hat die Energienutzung in 20 Krankenhäusern im Detail untersucht.

Dazu wurden in den Bereichen Heizung, Trinkwarmwassererzeugung, Lüftung, Kälteversorgung und Aufzüge umfangreiche Lastgangmessungen durchgeführt. Auf der Basis der Messergebnisse wurden Einsparmöglichkeiten aufgezeigt und Best Practice Lösungen entwickelt. Weiterhin wurden die Energieverbrauchswerte mit den charakteristischen Eigenschaften der Krankenhäuser in Verbindung gebracht und in einem Krankenhausvergleich gegenübergestellt.

Die Ergebnisse des Projektes liegen in einem umfangreichen Abschlussbericht vor. Damit stehen technischen Abteilungen von Krankenhäusern und planenden Ingenieuren eine Vielzahl an Einsparmaßnahmen und Kennzahlen sowie methodische Ansätze für die tägliche Arbeit zur Verfügung.

Der Bericht steht zum kostenfreien Download bereit unter:
http://tiny.cc/DzGlY

Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung:
http://idw-online.de/pages/de/institution10

Quelle: Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, Dipl.-Chem. Iris Kumpmann, 19.01.2010

Raute

Quelle:
Informationsdienst Wissenschaft - idw - Pressemitteilung
WWW: http://idw-online.de
E-Mail: service@idw-online.de


veröffentlicht im Schattenblick zum 21. Januar 2010