Wissenschaft in Europa
der Woche vom 16. 07. bis 22. 07. 2002

   
Laserstrahlen verbessern Gentherapie
Jenaer Forscher schleusen Fremd-Gene mit energiereichen Laserblitzen in Zellen
Jena (pte) - Forschern der Friedrich Schiller Universität Jena ist es gelungen, mit einem neuen Laser-Verfahren Fremd-Gene in Zellen einzuschleusen. Die Methode ist laut Wissenschaftlern anderen Verfahren des DNA-Transfers überlegen, da die Zellen unbeschädigt bleiben. Die Technik könnte die Gentherapie verbessern. Dabei werden defekte Gene durch intakte ersetzt. Die Gentherapie gilt als neuer Hoffnungsträger für die Behandlung von Krankheiten, deren Ursache in fehlerhaften Genen liegt.
Uday Tirlapur und Karsten König nutzten Infrarot-Laser, mit dem sie den Erbgut-Schnipseln einen vorübergehenden Weg in die Säugetierzellen öffneten. Zu diesem Zweck beschossen die Forscher einen Punkt der Zellmembranen mit energiereichen Laserblitzen. Dadurch entstand ein Loch, durch das die DNA in die Zellen wanderte. Die Stelle schloss sich und in der Zelle lieferte das Erbgut die Information für ein grün fluoreszierendes Protein. So konnten die Forscher nachweisen, dass der Gentransfer ordnungsgemäß abgelaufen ist. Die Zellen wuchsen und teilten sich normal. Zellen, die nicht laser-behandelt wurden, produzierten keine grünleuchtenden Proteine.
Wie die Forscher im Fachmagazin Nature schreiben, ist die neue Laser-Methode eine wesentliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen Verfahren, DNA in Zellen zu befördern, wie z.B. durch längerwelliges Licht, das die Zellen irreparabel schädigt. Auch die so genannte Elektroporation, bei der die Zellmembran mit Stromstößen durchlässig gemacht wird, birgt Fehlerquellen. Die Zellen können dabei nicht individuell behandelt werden. Auch Viren als Genfähren erweisen sich nach Ansicht des Forscherteams als weniger effizient. Es ist schwierig, Viren selektiv auf bestimmte Zellen anzusetzen.

 
Neue "DNA-Kopierer" für die Biotechnologie
Bonn (Alphagalileo) - Aus einem winzigen Bluttropfen oder einer einzigen Hautschuppe können Rechtsmediziner heute einen genetischen Fingerabdruck bestimmen, mit dem sich feststellen lässt, von welcher Person das Zellmaterial stammt. Möglich wurden diese Fortschritte erst, seit die Wissenschaft die Erbgut-Kopierer der Zelle, die so genannten DNA-Polymerasen, für ihre Zwecke nutzt.
Aus Molekularbiologie und Biochemie sind DNA-Polymerasen heute nicht mehr wegzudenken. Eine Nachwuchsgruppe an der Universität Bonn möchte nun das Einsatzspektrum der Erbgut-Kopierer noch erweitern; die Volkswagenstiftung unterstützt die Wissenschaftler um Dr. Andreas Marx mit 1,24 Millionen Euro.
Der Geistesblitz, dem Kary Mullis seinen Nobelpreis für Chemie verdankt, sollte die Molekularbiologie revolutionieren. Tag für Tag teilen sich Millionen von Zellen in unserem Körper. Vor jeder Teilung verdoppelt ein „DNA-Kopierer“ die Erbinformationen, die dann auf die beiden Tochterzellen verteilt werden. „Wieso nicht diese DNA-Polymerasen nutzen, um die Erbsubstanz im Labor so lange zu vervielfältigen, bis die Menge ausreicht, um sie zu analysieren?“, dachte der Amerikaner und entwickelte eine Methode, die heute als Polymerase-Kettenreaktion (PCR) zum Standardrepertoire von Chemikern und Biologen gehört. Denn mittels PCR lassen sich nicht nur binnen weniger Stunden aus einem einzigen DNA-Strang Millionen identischer Kopien herstellen, sondern beispielsweise auch mit trickreichen Methoden die Sequenz der DNA-Basen – der „Buchstaben“ in der Bauanleitung jedes Menschen – bestimmen.
Leider unterlaufen den Polymerasen bei ihrer Kopierarbeit Fehler: Etwa jeder millionste „Buchstabe“ in einer Abschrift ist falsch, die PCR für manche Anwendungen daher nicht so genau, wie es sich die Wissenschaftler wünschen. „Wir versuchen, die Genauigkeit der DNA-Polymerasen zu verbessern“, erklärt der Bonner Chemiker Dr. Andreas Marx. „Einerseits wollen wir die Grundbausteine der Erbsubstanz, die Basen, chemisch modifizieren, um dadurch Fehler zu reduzieren. Außerdem möchten wir die Polymerase mit gentechnischen Methoden so verändern, dass sie mit den neuen Bausteinen auch effektiv arbeiten kann.“ Beim ersten Schritt kann der 34-Jährige schon Erfolge vorweisen: Indem er die Basen durch chemische Verknüpfung mit einem kleinen Molekül künstlich vergrößerte, konnte er die Fehlerquote deutlich senken. Vermutlicher Grund: Die unveränderten DNA-Bausteine haben ein wenig „Spiel“ – ähnlich wie bei einem schlecht gearbeiteten Puzzle, bei dem man Teile an die falsche Stelle zwängen kann. Mit den künstlich vergrößerten DNA-Bausteinen reduziert sich dieser Spielraum; die Polymerase ist gezwungen, bei ihrer Kopierarbeit auch wirklich den korrekten Baustein einzubauen. „Allerdings sinkt mit der Modifikation auch die Kopiergeschwindigkeit. Unser nächstes Ziel ist es daher, eine veränderte Polymerase herzustellen, die die Basen schneller miteinander verknüpfen kann.“
Außerdem möchte Dr. Marx mit seiner Nachwuchsgruppe versuchen, völlig neue DNA-Polymerasen herzustellen. Ähnlich wie es Handschuhe für die rechte und die linke Hand gibt, könnten in der Natur theoretisch auch zwei verschiedene Arten von DNA existieren, die spiegelbildlich zueinander aufgebaut sind. Tatsächlich aber konnten die Wissenschaftler bislang in allen untersuchten Lebewesen lediglich „rechtshändige“ DNA finden, nicht jedoch das „linkshändige“ Pendant. Denn wie auch ein rechter Handschuh nur an die rechte Hand passt, können natürliche Polymerasen nur diese eine Form synthetisieren. Dementsprechend gibt es zwar eine Reihe von Zelleiweißen, die „rechtshändige“ DNA abbauen können, für „linkshändige“ DNA dagegen existieren derartige Mechanismen nicht. Die Bonner Wissenschaftler wollen nun eine Polymerase herstellen, die „linkshändige“ DNA produziert. Ihre Hoffnung: So könnte man vielleicht Medikamente produzieren, die vom Körper nicht oder nur sehr langsam abgebaut werden. Bereits heute können Mediziner mit geeigneten DNA-Molekülen – so genannten Aptameren – Zelleiweiße spezifisch in ihrer Funktion behindern und so Fehlfunktionen korrigieren. „Rechtshändige“ DNA wird aber sehr schnell abgebaut; ihrem „linkshändigen“ Pendant könnte dagegen dauerhafterer Erfolg beschieden sein.

 
Die Wiege des Golfsports stand in Holland
Bonn (Alphagalileo) - Bislang war die Welt für die golfbegeisterten Schotten, die sich als Erfinder dieses Sports wähnen konnten, noch in Ordnung. Doch nun hat Dr. Heiner Gillmeister, Anglist und Sporthistoriker der Universität Bonn, im renommierten Londoner „International Jounal of the History of Sport“ (Vol. 19, No. 1 2002) eine These veröffentlicht, die arg am Selbstbewusstsein des traditionsreichen Golflandes kratzt: Neue Indizien belegten eindeutig, dass die Wiege dieses Sports nicht in den Highlands, sondern in Holland stand.
Seinen Anspruch als Golf-Mutterland begründet Schottland vor allem mit zwei alten Gesetzestexten: In einer Resolution des Parlaments von Edinburgh vom 6. März 1457 wurden „Fußball und Golf“ verboten; 1491 ging man noch weiter und belegte „Fußball, Golf und alle unprofitablen Sportarten“ mit einem Bann – die Schotten sollten doch lieber Bogen schießen, das sei zudem gut für die Landesverteidigung. „Es ist schon merkwürdig, dass der ruhige Golfsport in beiden Gesetzen in einem Atemzug mit Fußball genannt wurde, bei dem es häufig zu Ausschreitungen und schweren Verletzungen kam“, zeigt sich Dr. Heiner Gillmeister überrascht. Seine These: Mit dem Wort „Golf“ habe man nicht unser heutiges Golfspiel bezeichnet, sondern eine – ebenfalls sehr gefährliche – Vorform des Hockeyspiels, die mit dem Hirtenstab gespielt wurde.
Dafür hat der Anglist und Historiker auch Belege gefunden. Als „Kronzeuge“ dient ihm der schottische Adelige Sir Gilbert Hay, der um 1460 ein Werk über König Alexander verfasst hatte. „Darin beschreibt Hay eine Sportart, die mit einem ‚golf staff‘, also einem Golfschläger, gespielt wird, bei der aber ein Ball zwischen zwei Mannschaften hin- und hergetrieben wird“, so der Anglist. „Eine Beschreibung, die wenig mit dem heutigen Golfsport, aber viel mehr mit Hockey zu tun hat.“
Das Wort „Golf“ hat seinen Ursprung im niederländischen „kolve“ oder „kolf“, das einen Hirtenstab bezeichnete. Zudem haben Miniaturisten und Maler aus den Niederlanden von der Mitte des 15. bis ins frühe 18. Jahrhundert das Golfspiel im Bilde festgehalten.. Ein deutliches Indiz, dass das Golfspiel in jener Zeit dort verbreitet war, fand der Bonner Linguist in einem Sprachbuch für Latein aus dem Jahre 1545: Pieter van Afferden, der Verfasser, vermittelt in seinem Lehrwerk – ganz modern – die lateinische Sprache am Beispiel von Alltagssituationen. „Ein ganzes Kapitel widmete er dem Thema ‚Golf‘, einer Sportart, bei der die Spieler versuchen, einen Ball mit Hilfe eines Schlägers in ein Loch zu befördern.“
Van Afferden erwähnt sogar fünf Regeln, gegen welche die Spieler nicht verstoßen dürfen – beispielsweise, dass ein Spieler beim Schwung nicht behindert werden darf und seine Gegner daher zurücktreten müssen. Dr. Gillmeister: „Der Text rechtfertigt die Annahme, dass Golf bereits lange mit ausgefeilten Regeln auf dem Kontinent gespielt worden war, bevor es schließlich in Schottland auftauchte.“
Nicht ohne Ironie ist für den Anglisten die Tatsache, dass van Afferdens Buch bereits um 1575 in Köln ins Deutsche übersetzt wurde. „Selbst die Deutschen, die in sportlicher Hinsicht ihren europäischen Nachbarn weit hinterher hinkten, gaben den Schotten in diesem Fall das Nachsehen – jedenfalls mit Blick auf die Golfliteratur: In der schottischen Literatur wird der Sport in ähnlich expliziter Form wie bei van Afferden erst 1636 erwähnt.“ Dr. Gillmeister, der auf historisch-linguistischer Grundlage eine Theorie über den Ursprung europäischer Wettkampfspiele mit dem Ball entwickelt hat, zu seinem jüngsten Beitrag: „Meine Golftheorie stößt momentan aber zumindest in Schottland nicht gerade auf Gegenliebe.“

 
Testverfahren verbessert Diagnostik von Eierstockkrebs
Brahm AG unterzeichnet Lizenzvertrag mit Deutschem Krebsforschungszentrum
Berlin (pte) - Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ) und des israelischen Kaplan Hospital in Rehovot haben eine verbesserte Methode zur Diagnostik von Eierstock- und Gebärmutterkörperkrebs entwickelt. Die Brahms AG, ein europäisches Biotechnologie-Unternehmen mit Hauptsitz in Hennigsdorf bei Berlin, will nun den Test für den klinischen Einsatz weiter entwickeln und hat einen Lizenzvertrag mit dem Deutschen Krebsforschungszentrum und der israelischen Firma MOR-Research Applications Ltd. unterzeichnet.
Für Eierstockkrebs, der auch als "silent Killer" bezeichnet wird, gibt es bisher noch keine eindeutige Diagnostik. Die Krebsart verläuft über lange Zeit symptomfrei und wird daher oft nur durch Zufall entdeckt. Meistens handelt es sich zu diesem Zeitpunkt bereits um Tumore, die in das umliegende Gewebe eingewandert sind und Tochtergeschwülste gebildet haben. Die Fünf-Jahres-Überlebensrate beträgt je nach Stadium nur noch fünf bis 30 Prozent. Mit den bisherigen Methoden wie Ultraschall und Immunfärbung konnte oft erst bei einem operativen Eingriff erkannt werden, wie weit die Erkrankung des Gewebes fortgeschritten ist.
Bei dem Diagnoseverfahren für Eierstocktumore handelt es sich um einen spezifischen Nachweis des Adhäsionsproteins L1 auf der Zelloberfläche. Entwickelt wurde das neue Testverfahren von Peter Altevogt von der Abteilung Zelluläre Immunologie des Deutschen Krebsforschungszentrums und der israelischen Wissenschaftlerin Mina Fogel. Mit der Methode kann nach einer kleinen Gewebeentnahme (Biopsie) bereits bei einem ersten Verdacht eindeutig gezeigt werden, ob eine Krebserkrankung besteht oder ob es sich um eine gutartige Geschwulst handelt. Da die Menge des Proteins L1 auf der Zelloberfläche mit fortschreitender Veränderung des Gewebes zunimmt, kann darüber hinaus eine genaue Einteilung zu unterschiedlichen Tumorstadien erfolgen. Dadurch wird eine gezieltere Therapie, sei es ein operativer Eingriff oder eine Chemotherapie, möglich.
Die Methode des L1-Nachweises in Tumorgewebe ermöglicht laut Forschern auch eine bessere Diagnostik von Krebs im Gebärmutterkörper. Diese Tumore sind meist resistent gegenüber Krebsmedikamente und dadurch schwer zu behandeln. Altevogt und Fogel haben festgestellt, dass der Nachweis des Proteins auf eine besonders aggressive Form des Gebärmutterkörperkrebses schließen lässt. Dadurch wird es auch in diesem Fall möglich, eine schnelle Entscheidung über einen gezielten operativen Eingriff zu treffen. Indessen hat auch das deutsche Bundesministerium für Bildung und Forschung bekanntgegeben, in den kommenden vier Jahren die klinische und patientenorientierte Brustkrebsforschung mit 8,5 Mio. Euro zu fördern.