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Was man in der Biologie so macht

Biologie ist nicht gleich Pflanze und Tier, Biologie ist vielseitig. Dieser Artikel liefert ein paar Beispiele mit denen sich die Biologie auseinandersetzt und soll aufzeigen, an was man alles arbeiten kann, wenn man Biologie studiert hat.

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Die unendlichen Weiten der DNA als Auslöser für Krebs

Jahrelang als Junk-DNA bezeichnet und das Zuhause von vielen repetitiven genetischen Elementen, bekommt - diese anfangs als funktionslos-bezeichnete DNA - immer mehr an Bedeutung. Sie enthält nichtkodierende DNA, die der Auslöser von Krebs sein kann, wie es kürzlich bei Morbus Hodgkin bestätigt wurde. Andere nichtkodierende Elemente dienen wiederum der gezielten Genexpression und besitzen wichtige Funktionen beim Menschen. Ein kleiner Exkurs durch den Aufbau des Genoms und seine krebsauslösenden Bestandteile kann man sich hier durchlesen.

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Meldungen am Rande

• Als eine der ersten Kliniken weltweit hat die Urologische Universitätsklinik Heidelberg, Ärztlicher Direktor: Professor Dr. Markus Hohenfellner, seit kurzem ein neues Prostata-Biopsiesystem in Betrieb genommen. Das Verfahren dient der Erkennung von Prostatakrebs und kombiniert die Hochfeld-Magnet-Resonanz-Tomographie (Hochfeld-MRT) als bestes bildgebendes Verfahren für die Prostata mit einer neuen Ultraschall-Technik. So können die Ärzte punktgenau und nachvollziehbar an bestimmten Orten Gewebeproben entnehmen. Da der Urologe die Gewebeprobe nicht wie sonst üblich durch den Enddarm, sondern durch die Haut des Damms gewinnt, werden Risiken wie Nachblutungen oder anschließendes Fieber verringert. Mehr dazu gibt es beim deutschen Krebsforschungszentrum »
• Schnell, gezielt und direkt – Forschern des Helmholtz Zentrums München ist es gelungen, ausgewählte Gene in Mäuseembryonen gezielt zu verändern. Dank sogenannter Zinkfinger-Nukleasen werden Mutationen ohne den Umweg über Stammzellen etabliert. Langfristig können dadurch zeitsparend und vor allem universell Genveränderungen in Säugetieren untersucht werden. Mehr dazu gibt es beim Helmholtz-Zentrum München. »
• Der Alterungsprozess beim Menschen verschiebt sich um ein Jahrzehnt und die Anzahl der Lebensjahre, die die Menschen in Gesundheit verbringen, wächst. Die Lebenserwartung von Männern und Frauen steigt nicht, weil sich der Alterungsprozess verlangsamt und verlängert, sondern vor allem, weil er immer später im Leben einsetzt. Seit über 170 Jahren steigt die Lebenserwartung der Menschen in den entwickelten Ländern kontinuierlich um durchschnittlich fast drei zusätzliche Lebensmonate pro Jahr. Zahlreiche Obergrenzen, die Experten in der Vergangenheit als unüberwindbar vorschlugen, wurden dabei durchbrochen. Auch gegenwärtig ist kein Abflachen des Anstiegs in der Lebenserwartung auszumachen. Wenn sich diese Trends auch zukünftig weiter fortsetzen, stehen die Chancen für ein Kind, das heute in Deutschland oder einem anderen Industriestaat geboren wird, besser als 1:1, dass es seinen 100. Geburtstag feiern wird - im 22. Jahrhundert. Mehr dazu gibt es bei der Max-Planck-Gesellschaft. »
• Ökosystem und Ölkatastrophe: Anfang Mai erreichte der Ölteppich im Golf von Mexiko die US-amerikanische Küste und droht, zu einem der größten Ölunfälle zu werden. Um im Schadstoffunfall schnell handeln zu können, ist eine Vorsorgeplanung seitens des Küstenschutzes unerlässlich. Zur Vorsorgeplanung für das norddeutsche Wattenmeer entwickelten Küstenforscher des GKSS-Forschungszentrums Geesthacht das „Sensitivitätsraster Deutsche Nordseeküste II“, welches die Sensitivitätsklassen der Küstenbereiche und Flussmündungen jahreszeitlich differenziert darstellt. Ein Interview zu diesem Thema gibt es hier mit Carlo van Bernem. »
• Open Access und Wissenschaftskommunikation: Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und das Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD), das 2011 Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft wird, haben in diesem Frühjahr Open-Access-Leitlinien verabschiedet. Beide Zentren bekennen sich damit zu Open Access als zukunftsweisender Strategie der Wissenschaftskommunikation. Denn der freie Zugang zu wissenschaftlichen Texten und digitalen Objekten, die im Rahmen der öffentlich geförderten Forschung entstehen, fördert die Sichtbarkeit publizierter Forschungsergebnisse und unterstützt so den Wissenstransfer in die Wirtschaft. Die Helmholtz-Gemeinschaft gehörte 2003 zu den Erstunterzeichnern der „Berliner Erklärung über den offenen Zugang zu wissenschaftlichem Wissen“. Diese Position zu Open Access wurde 2004 durch die Mitgliederversammlung ausdrücklich bestätigt: „Publikationen aus der Helmholtz-Gemeinschaft sollen künftig ohne Ausnahme kostenlos zugänglich sein, soweit nicht ausdrückliche Vereinbarungen mit Verlagen und anderen dem entgegenstehen.“ Die ganze Meldung gibt es hier. »
• Umwelt und Biodiversität: Vom 7.-11. Juni 2010 findet in Busan in der Republik Korea eine internationale Konferenz statt, auf der ein wissenschaftliches Beratungsgremium zur biologischen Vielfalt gegründet werden soll. Ein solches „Intergovernmental Panel on Biodiversity and Ecosystem Services“ (IPBES) soll analog zum Weltklimarat IPCC die Forschungen zur Biodiversität weltweit bündeln und für Politik und Öffentlichkeit aufarbeiten. Am 22. Mai ist zwar der internationale Tag der Biodiversität – doch leider steht das Thema Biodiversität noch immer im Schatten des Klimawandels. Dabei hat sich in den letzten Jahren gezeigt, dass sich beide globale Umweltprobleme wechselseitig beeinflussen und im Zusammenhang gesehen werden müssen. Zunehmend wird auch anerkannt, dass Biodiversität erheblichen Nutzen mit sich bringt, zum Beispiel für die Nahrungsproduktion und die Bestäubung aber auch in indirekter Form für den Hochwasserschutz, die Erholung und sogar das Klima. Solch vielfältiger Nutzen wird mit dem Konzept der Ökosystemdienstleistungen (Ecosystem Services) erfasst. Wie ein solches Gremium genau aussehen könnte, wird auf der Konferenz im Juni verhandelt. Hier geht es zur ganzen Meldung. »
• Erstmals haben sich bösartige Hirntumoren nach der Behandlung mit Viren vollständig zurückgebildet. Das berichten Wissenschaftler um Jean Rommelaere und Jörg Schlehofer vom Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg im Fachblatt Neuro-Oncology. Sie hatten Ratten, die an einem fortgeschrittenen Glioblastom erkrankt waren, das in Nagern auftretende Parvovirus H1 entweder direkt in den Tumor oder in die Blutbahn injiziert. Nach drei Tagen bildete sich das Geschwulst bei der ersten Gruppe nach Angaben der Forscher sichtbar zurück, bei 8 der 12 behandelten Tiere sogar vollständig. Bei der intravenös behandelten Gruppe bildeten sich die Tumoren bei 6 von 9 Ratten vollständig zurück. Seit mehr als einem Jahr überleben die erfolgreich behandelten Tiere demnach symptomfrei und ohne Spätfolgen. Unbehandelte Kontrolltiere dagegen litten spätestens drei Wochen, nachdem sie mit dem Tumor infiziert wurden, unter schweren Krankheitszeichen. Die DKFZ-Forscher sind nach dem positiven Ausgang dieser Experimente überzeugt davon, dass sich Parvoviren für eine Krebstherapie eignen. Hier gibt es mehr darüber zu lesen. »
• Pölsterchen, Hüftgold und Rettungsringe – weißes Fettgewebe formt an den bekannten Körperstellen die typischen Rundungen als Energiedepots. Genau das Gegenteil passiert im braunen Fettgewebe: Hier wird Energie nicht gespeichert, sondern in Wärme umgewandelt. Zum Leidwesen vieler kommt dieser Energiefresser beim erwachsenen Menschen jedoch nur in geringfügigen Mengen vor. Säuglinge und Winterschlaf haltende Nagetiere haben dagegen viel davon, hier dient es der Wärmeregulation. Forscher wissen, dass im Tierreich äußere Einflüsse die Bildung von braunem Fettgewebe anregen können. Werden Nager bei kalten Temperaturen gehalten, so bilden sich inmitten des weißen Fettgewebes Nester aus braunen Fettzellen. Ein Team von Wissenschaftler aus dem Deutschen Krebsforschungszentrum unter der Leitung von Dr. Stephan Herzig ging gemeinsam mit Kollegen aus München, Marburg, Frankfurt und Lausanne den molekularen Ursachen dieses Phänomens auf den Grund: Sie entdeckten, dass im weißen Fettgewebe von Mäusen, die Kälte ausgesetzt worden waren, die Produktion des Entzündungs-Enzyms COX-2 gesteigert ist. COX-2 ist Wissenschaftlern gut bekannt, es steuert den zentralen Schritt bei der Biosynthese der Prostaglandine, entzündungsfördernder Hormone, die auch für die Schmerzentstehung verantwortlich sind. Auf der Basis dieser Ergebnisse könnte eine neuartige Methode zur Gewichtsreduktion bei krankhafter Fettleibigkeit entwickelt werden. Hier geht es zur Meldung. »
• Die optimale Therapie von Hochrisiko-Weichteilsarkomen an Extremitäten oder im Bauchraum und Beckenbereich stellt für die behandelnden Mediziner eine große Herausforderung dar. Da der Therapieerfolg stark von der Größe des Tumors abhängt, ist es wichtig, diesen vor einem chirurgischen Eingriff zu verkleinern. Neben Chemotherapie und/oder Strahlentherapie untersucht Prof. Dr. Rolf Issels, Leiter der Klinischen Kooperationsgruppe „Tumortherapie durch Hyperthermie“ von Helmholtz Zentrum München und Ludwig-Maximilians-Universität München seit längerem die Regionale Tiefenhyperthermie (RHT) als ergänzende Behandlungsoption. Die RHT macht sich zunutze, dass erhöhte Temperaturen zwischen 40 und 43 Grad Celsius Tumorzellen in Stress versetzen. Die Tumorzellen bilden Hitzeschockproteine (HSP) aus, die in das körpereigene Immunsystem eingreifen. Dadurch werden die Zellen angreifbarer für natürliche Abwehrprozesse, Chemo- oder Strahlentherapie. Mehr zur Phase-III-Studie gibt es hier. »
• Die US-amerikanische Arzneimittelbehörde FDA (Food and Drug Administration) hat Natazia® – die neue Pille von Bayer Schering Pharma zur Verhütung von Schwangerschaft – zugelassen. Das neue Präparat mit den Inhaltsstoffen Estradiolvalerat und Dienogest ist der erste Vertreter einer neuen Klasse von oralen Kontrazeptiva, die auf Estradiol basieren. Die Marktausbietung von Natazia wird in den USA in diesem Sommer erfolgen. Außerhalb der USA ist Natazia unter dem Handelsnamen Qlaira® seit Mai 2009 in vielen Ländern erhältlich. Natazia enthält unterschiedliche Dosen an Estradiolvalerat bzw. eine Kombination aus Estradiolvalerat und Dienogest an verschiedenen Tagen des Zyklus. Die Einnahme erfolgt täglich über 28 Tage. 22 Pillen enthalten eine Kombination von Estradiolvalerat und Dienogest, vier Pillen nur Estradiolvalerat und zwei Pillen keinen aktiven Wirkstoff. Hier geht es zur Original-Meldung. »
• Die Zähne lockern sich und fallen aus – schuld daran könnten die täglich gerauchten Zigaretten sein, denn die Schadstoffe aus dem Tabakrauch fördern immunologische Vorgänge, die die Zerstörung des Kieferknochens vorantreiben. Daher leiden Raucher wesentlich häufiger unter entzündlichen Veränderungen des Zahnhalteapparats (Parodontalerkrankungen) und haben ein rund doppelt so hohes Risiko für Zahnausfall wie Nichtraucher. Dies zeigt der neue, vom Deutschen Krebsforschungszentrum gemeinsam mit der Bundeszahnärztekammer herausgegebene Report "Rauchen und Mundgesundheit". Rauchen schädigt aber nicht nur Zahnfleisch und Zähne, sondern kann auch tödlich verlaufenden Mundhöhlenkrebs verursachen. „In Deutschland erkranken jedes Jahr etwa 10.000 Menschen an Krebs der Mundhöhle und des Rachens und rund 4500 sterben daran – vor allem Männer. Im Jahr 2007 standen diese Krebsarten bei Männern an 7. und bei Frauen an 16. Stelle der Krebstodesursachen“, sagt Dr. Martina Pötschke-Langer, Leiterin der Stabsstelle Krebsprävention und Präventionsexpertin aus dem Deutschen Krebsforschungszentrum. Hier gibt es mehr zu lesen. »
• Borneo ist die drittgrößte Insel der Welt und liegt mit seiner großen Biodiversität zwischen Indonesien, Malaysia und Brunei. In seinem Ökosystem sind seit einer in den 90er Jahren veröffentlichen wissenschaftlichen Arbeit rund 15.000 Pflanzen mit 3000 Baumarten, 221 Säugetiere und 420 Vogelarten zu finden. Nun aber wurden 123 neue Tier- und Pflanzenarten aufgedeckt. Die Arten wurden allesamt seit der Unterzeichnung der „Heart of Borneo“-Deklaration gefunden, die 2007 auf Initiative des WWF zwischen Indonesien, Malaysia und Brunei unterzeichnet wurde. Sie ist die Grundlage dafür, dass im Inneren Insel ein großes Netzwerk aus Schutzzonen und nachhaltig genutzten Wäldern entsteht. Die Region beheimatet drei der vier wichtigsten Orang Utan Lebensräume. Vordringliches Ziel der Heart of Borneo-Initiative ist es, die Wälder dieser Region ausreichend zu schützen oder ihre Nutzung so zu regeln und zu überwachen, dass sie auch langfristig in einem artenreichen Zustand erhalten bleiben (Quelle: WWF). Ein paar Bilder der gefundenen Arten können hier angeschaut werden. »
• Amerikanische Wissenschaftler haben im Gehirn einen neuen Mechanismus hinter den Epilepsie-Anfällen entdeckt. Damit könnte auch ein neues Ziel für Medikamente entdeckt worden sein. Bis vor kurzem hat sich die Forschung auf die Neuronen konzentriert. Die Studie der Tuft University School of Medicine und des Children's Hospital of Philadelphia weist jedoch auf eine völlig andere Zelle als entscheidender Faktor hin - die Astrozyten. Sie schreiben in Nature Neuroscience, dass ihr Verhalten der Schlüssel zu der unkontrollierten Gehirnaktivität hinter der Krankheit sein könnte. Allein in Großbritannien leidet laut BBC derzeit eine halbe Mio. Menschen an einer Form von Epilepsie. Hier gibt es alles dazu zu lesen. »
• Viele Proteine verursachen Allergien. Das ist seit Langem bekannt. Dass durch Umwelteinflüsse Proteine chemisch verändert - nitriert - werden können und sich dadurch deren Allergenität erhöhen kann, ist auch bekannt, jedoch erst seit Kurzem. Noch gar nicht bekannt war, ob die Nitrierung von Nahrungsmittelproteinen durch Umweltverschmutzung oder Entzündungsvorgänge im Körper einen Einfluss auf Allergien hat. Seit diesem Wochenende weiß man mehr: Auf dem 28. Symposium des Collegium Internationale Allergologicum auf Ischia, Italien, präsentiert Dr. Eva Untersmayr erste Ergebnisse aus einem aktuellen Projekt des Wissenschaftsfonds FWF. Dr. Untersmayr vom Institut für Pathophysiologie der Medizinischen Universität Wien erklärt ihre durchaus überraschenden Ergebnisse: "Erhöhte Allergenität und trotzdem weniger allergische Reaktionen. Das ist pointiert gesagt das Ergebnis unserer Studien mit Ovalbumin, einem wichtigen Allergen in Eiern. Hier gibt es die Infos dazu. »
• In Deutschland erkrankten in den ersten 15 Wochen des Jahres 2010 bereits 219 Personen an Masern, von denen 35 im Krankenhaus behandelt werden mussten. „Das erinnert daran, dass Masern keine harmlose Kinderkrankheit sind und die Schutzmöglichkeit durch die Impfung genutzt werden sollte“, sagt Reinhard Burger, Vizepräsident des Robert Koch-Instituts, anlässlich der Europäischen Impfwoche vom 24.4. bis 1.5.2010. Die Ständige Impfkommission empfiehlt zwei Masernimpfungen im zweiten Lebensjahr und fordert generell dazu auf, Impfungen vor dem 18. Geburtstag nachzuholen, wenn sie nicht zum empfohlenen Zeitpunkt durchgeführt werden konnten. Hier gibt es mehr Informationen. »
• Nervenschmerzen sind oft sehr quälend und nehmen einen chronischen Verlauf. Medikamente können den Schmerz oft lediglich lindern, aber nicht aufheben. Die Betroffenen leiden an unerträglichen Schmerzen und den Nebenwirkungen der Schmerzmittel. Psychosoziale Isolation und Depression sind häufige Folgen. Alles dies sind Gründe, nach einer ursächlichen Therapie für neuropatische Schmerzen zu suchen. Ein Schlüssel dazu könnte das Protein Progranulin sein. Wie Prof. Irmgard Tegeder von der Goethe-Universität an Zellkulturen feststellte, schützt das Protein Nervenzellen und unterstützt deren Heilung. Jetzt will die Medizinerin in Untersuchungen an Mäusen prüfen, ob durch eine Gentherapie die gestörte Progranulin-Bildung in den betroffenen Nervenzellen normalisiert werden kann. Das Ziel ist, die ungünstigen Anpassungsreaktionen aufzuhalten und so die Entstehung chronischer Schmerzen zu verhindern. Hier gehts zur Original-Meldung. »
• Ein von israelischen Forschern neu entwickelter Stimmtest erkennt schon kleinste krankhafte Veränderungen in der Sprache. Er könnte daher die Früherkennung von Parkinson und damit auch die Therapiechancen der Betroffenen entscheidend verbessern. Schon ein paar gesprochene Sätze reichen dem Programm, um die verräterischen Veränderungen zu identifizieren. Typische Symptome für eine Parkinson-Erkrankung sind Muskelsteifigkeit, Zittern, eine Verlangsamung der Bewegungen und Gleichgewichtsstörungen. Genau diese Symptome sind es daher auch, die Ärzte und Patienten erst auf die mögliche Diagnose Parkinson aufmerksam machen. Als Folge werden viele Betroffene erst relativ spät diagnostiziert – oft zu spät, um die bereits zerstörten Gehirnbereiche noch zu retten. Mehr dazu kann man hier lesen. »
• Menschen mit seltenen erblichen Augenerkrankungen wie der Leberschen kongenitalen Amaurose leiden von Geburt an unter schweren Sehstörungen. Oft erblinden sie noch vor dem Erwachsenenalter vollständig. Gentherapeutische Ansätze können helfen, die Sehleistung zu verbessern und eine Erblindung zu verhindern. Erste Studienergebnisse diskutieren Augenärzte aus 120 Ländern auf dem World Ophthalmology Congress (WOC 2010), der im Juni in Berlin stattfindet. Für zwei erbliche Netzhauterkrankungen erzielten Ärzte mithilfe der Gentherapie erste Erfolge: Einerseits bei einer seltenen Form der Leberschen kongenitalen Amaurose (LCA), an der etwa 200 Patienten in Deutschland leiden. Auch Menschen mit der ebenfalls erblichen Retinitis pigmentosa (RP) kann eine Gentherapie helfen. Die Erkrankung führt zu einer Zerstörung der Netzhaut und in späteren Stadien ebenfalls zur Erblindung. Hier gibt es mehr Informationen. »
• Kritiker der grünen Gentechnik sorgen sich oft um die vermeintlich tiefgreifenden Auswirkungen, die das Einschleusen fremder Gene auf die Eigenschaften von Pflanzen hat. Die konventionelle Pflanzenzüchtung gilt im Vergleich hierzu meist als unbedenklich. Eine Studie von Pflanzenforschern aus Erlangen und Gießen zur Umweltverträglichkeit von gentechnisch veränderten (gv) Gerstensorten liefert neue Belege, die mit diesen Ansichten aufräumen. Wie die Forscher im Fachjournal PNAS (6. April 2010, Bd. 107, S. 6198) berichten, waren in den konventionell gezüchteten Sorten bis zu 1.600 Gene unterschiedlich aktiv, in den gv-Sorten waren es deutlich weniger. Das Fazit der Forscher: Die Züchtung ist der folgenreichere Eingriff. Die Original-Meldung gibt es hier zu lesen. »
• Krankhafte Ängste können viele Auslöser haben, sie können sich jedoch nur bei entsprechenden biologischen Voraussetzungen entwickeln. Forscher des Max-Planck-Instituts für Psychiatrie haben in präklinischen und klinischen Studien dokumentiert, dass Patienten mit einer Panikstörung eine sogenannte Risikovariante des Gens TMEM132D tragen, das den Bauplan für das Transmembran Protein 132D enthält. Tatsächlich weisen sowohl Personen mit dieser Genvariante als auch krankhaft ängstliche Tiere spezifisch im Gehirn eine erhöhte Aktivität des Gens auf. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass erhöhte Mengen des Transmembran Proteins die neuronale Kommunikation zwischen dem Vorderhirn und dem Emotionszentrum verändern und somit das unkontrollierte Angstempfinden bewirken. Mit der Identifikation dieses molekularen Faktors hofft Florian Holsboer, Institutsdirektor, einen neuen therapeutischen Angriffspunkt für zukünftige angstlösende Medikamente entdeckt zu haben. Alles dazu gibt es hier zu lesen. »