Blindheit – ein weiterer Schritt zur möglichen Therapie

Der Verlust des Sehsinns ist für viele eine Horrorvorstellung. So auch für mich. Keinen meiner 5 Sinne würde ich gerne verlieren wollen, aber am wenigsten meine Fähigkeit zu sehen. Dabei hat Blindheit viele Ursachen, so auch die erblich bedingte oder durch spontane Mutationen ausgelöste Retinopathia pigmentosa, einem Überbegriff für eine Vielzahl an degenerativen Erkrankungen des Auges. Dabei degenerieren die für das Sehen essentiellen Photorezeptoren in der Netzhaut und der Patient erblindet mit der Zeit. Betroffen sind in Deutschland ca. 40000 Menschen.

Wissenschaftlern um Professor Juan Carlos Izpisua Belmonte vom Salk Institutes for Biological Studies, San Diego ist es nun in einer Studie gelungen mit Hilfe der zu Recht gehypten genetischen Schere CRISPR/Cas9 den Sehverlust in jungen Ratten teilweise wiederherzustellen. Dabei konstruierten Sie einen speziellen Transfer-Virus, mit dessen Hilfe sie eine Kopie eines fehlenden Stücks des für den Sehverlusts in speziellen Laborraten verantwortlichen Gens Mertk in das Genom dieses Virus einbauten. Diese Viren wiederum wurden dann direkt in die Augen dieser Ratten injiziert, wo diese die Photorezeptoren infizierten und somit das fehlende Stück dieses Genoms einschleusten. Durch spezielle DNA-Reparaturmechanismen, die in Zellen tagtäglich ablaufen, wurden in ca. 5% der Zellen das fehlende Stück des Gens Mertk, wodurch sich die Sehfähigkeit dieser Ratten signifikant steigerte.

Beeindruckende Ergebnisse, aber nur ein weiterer von vielen Schritten hin zu einer vollständigen Wiederherstellung des Sehsinns in Patienten mit degenerativen Erkrankungen des Auges. Viele Probleme, wie z.B. die niedrige Effizienz und der anschließende Transfer dieser Technik auf den Menschen, müssen noch angegangen und gelöst werden, dennoch bin ich mir sicher, dass mit Hilfe des bakteriellen CRISPR/Cas9-Systems einige Krankheiten werden geheilt werden können.

Zur CRISPR/Cas9-Technologie bald mehr auf Scietopia.de

Was die beteiligten Wissenschaftler zu Ihrer Studie sagen, könnt ihr im folgenden Video selbst anhören.

Bild: Ausschnitt eines Mausgehirns. Zellkerne sind mit Antikörpern blau und genom-editierte Neuronen grün markiert.

Bildquelle: Salk Institute

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Der neue Vogelgrippe-Virus. Grund zur Sorge?

​Aus aktuellem Anlass möchte ich hier grundlegendes zum neuen Vogelgrippe-Subtyp H5N8 vermitteln. 

Wie auf dieser Karte des Friedrich-Löffler-Instituts gut zu sehen ist (https://www.fli.de/fileadmin/FLI/Images/Tierseuchengeschehen/H5N8/2016/Map_AI_HPAI_2016-11-15_16-00.jpg)

mehren sich zwar die Fälle der an diesem Virus gestorbenen Vögel. Dennoch besteht kein Grund zur Panik. Zwar wird dieser Virus-Subtyp wohl auch ähnlich lange infektiös bleiben, wie der bekannte Subtyp H5N1 (>30 Tage bei 0 °C oder 6 Tage bei 37 °C), dennoch kann man sich sehr leicht vor einer Infektion schützen.

Grundsätzlich gilt:

1. Keine toten Wildvögel anfassen

2. Geflügel (auch wenn eine Durchseuchung unserer Lebensmittel sehr unwahrscheinlich ist) separat von anderen Lebensmitteln lagern und sehr gut durchbraten. 

3. Benutzte Küchenutensilien und die Hände mit mindestens warmem Wasser und Seife gründlich waschen. 

Influenzaviren sind und bleiben nun einmal ein Teil unseres Lebens, wie alle anderen Viren auch, doch kann mit diesen einfachen Maßnahmen und einer gesunden Portion Verstand eine Infektion, oder eine Epidemie, verhindert werden. 

Das Bild zeigt die Anfänge einer Infektion mit einem Influenza A-Virus. 

Bildquelle: http://www.cdc.gov/flu/images/influenza-virus-nolabels.jpg

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Spooky Science

​Wissenschaft kann einfach auch nur wunderschön bzw. gespenstisch sein! 😉

Zu sehen sind hier die „Adern“ einer Papyruspflanze. Aufgenommen mit einem speziellen Phasenkontrast-Mikroskop, welches derartig faszinierende Bilder ermöglicht.

Bildquelle:

Dr. David Maitland

www.davidmaitland.com

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Social Bots oder wie Wahlen beeinflusst werden können

​Das ist wirklich erschreckend. Eine aktuelle Studie (http://firstmonday.org/ojs/index.php/fm/article/view/7090/5653) von Wissenschaftlern um Alessandro Bessi und Emilio Ferrara des „Information Sciences Institute“ der University of Southern California konnte zeigen, dass einen Tag vor der heutigen US-Wahl 400000 sogenannte „Social Bots“ auf Twitter Beiträge posten und mit Usern debattieren. Diese „Bots“ sind nichts anderes als Computerprogramme, die automatisiert Antworten generieren und mit Hilfe von echt wirkenden Profilen verbreiten.

Schlimmer noch: diese Beiträge wurden mit der gleichen Häufigkeit re-tweetet, wie Tweets echter Profile, was ein Indiz dafür ist, dass diese „Bots“ kaum als solche wahrgenommen werden. Nahezu 20 % der Beiträge über die aktuelle US-Wahl stammten dadurch von derartigen „Bots“.
Nicht nur, dass diese Programme sehr zahlreich vertreten sind, so sind sie auch sehr einflussreich. Was wirklich bezeichnend ist, schaut man sich die Tragweite von Beiträgen in den „Social Media“ an. Ereignisse wie der „Arabische Frühling“ oder „Occupy Wall Street“ konnten sehr gut die Macht der online organisierten Massen aufzeigen. 
Wer allerdings diese Bots programmiert, konnte nicht ermittelt werden, ist aber meiner Meinung nach sehr trivial. 
Bildquelle: http://prn.fm/information-warfare-automated-propaganda-and-social-media-bots/

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Wie Multi-Resistente Staphylococcus aureus-Zellen (die berühmt-berüchtigten MRSA) ein Antibiotikum austricksen

 

Ich benutze picsart_10-25-08-07-39das Adjektiv „faszinierend“ für meine Beiträge sehr häufig, doch passender können die Ergebnisse, welche Wissenschaftler weltweit zu Tage fördern, einfach nicht beschrieben werden.

Forscher des Imperial College London um Dr. Andrew Edwards konnten in einer gestern in Nature Microbiology veröffentlichten Studie zeigen, wie MRSA-Zellen der Wirkung eines der wirksamsten Reserveantibiotika entgehen können: dem Daptomycin.

Dieses Antibiotikum wird dann einsetzt, wenn kaum noch andere Wirkstoffe bei Haut- und Weichteil-Infektionen eine Wirkung zeigen. Und auch hier können in 20% der Fälle Resistenzen auftreten, was bei einem Erreger, der gegen immer mehr Antibiotika resistent wird, ein immens großes Problem darstellt. Das Daptomycin bindet u.a. an die Zellmembran (genauer an die Phospholipid-Doppelschicht im Inneren der Membran) der MRSA-Zellen, reichert sich dort an und bildet Poren, so dass wichtige Ionen aus der Zelle heraustreten und die Zelle somit geschädigt wird. Um diesem Schicksal zu entgehen, machen die Zellen etwas, was Piloten einer F22-Raptor (das oben dargestellte Kampfflugzeug) bei einer nahenden Rakete (analog zum Daptomycin) auch machen würden: sie lassen sogenannte „flares“ ab, das sind Täuschkörper, die die Raketen dann ablenken. Als Täuschkörpern werden dann aber Membran-Phospholipide abgesondert, die genau das Gleiche machen: nämlich das Daptomycin abfangen, da beide eine fettartige Struktur aufweisen und somit dem Tod entgehen. Es gibt noch zig andere sogenannte Immun-Evasions-Mechanismen, aber alle haben eines gemeinsam: sie sind einfach nur genial!

Bildquellen:

Links: F22-Raptor
Rechts: MRSA-Zelle, die Membran-Phospholipide absondert

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Warum bestimmte Nahrungsmittel zu Migräne führen können. 

Und wieder faszinierende Ergebnisse zum Einfluss unserer bakteriellen Mitbewohner (des sogenannten humanen Mikrobioms) auf unsere Gesundheit. Erst kürzlich berichtete ich von einem sehr wahrscheinlichen Zusammenhang des intestinalen Mikrobioms (sprich der bakteriellen Bewohner unsere Darms) auf die Entstehung der multiplen Sklerose. Nun gibt es ähnliche Ergebnisse zur Entstehung der Migräne. Eine fürchterlich schmerzhafte Krankheit mit unbekanntem Ursprung. Millionen Menschen leiden dabei an immer wiederkehrenden, sehr schlimmen Schmerzen in der Schläfen- und Sitrnregion, Lichtempfindlichkeit, Übelkeit etc., wodurch ein normaler Tagesablauf nicht mehr möglich ist.

U.a. Entzündungsprozesse im Gehirn werden als möglicher Auslöser gehandelt und auch bestimmte Nahrungsmittel als sogenannte Trigger bzw. Auslöser einer Migräneattacke sind bekannt. All diese Nahrungsmittel haben eines gemeinsam: einen hohen Gehalt an Nitrat. 

Wie eine neue Veröffentlichung von Forschern der Universität California zeigen konnte (http://msystems.asm.org/content/1/5/e00105-16#DC1) besitzen für Migräne anfällige Patienten eine anders zusammengesetzte Mikroflora des Mundes. 

Nach der genetischen Analyse der sogenannten 16S rRNA von hunderten Speichel- und Stuhlproben konnten die Forscher einen klaren Unterschied in der Zusammensetzung des jeweiligen Mikrobioms feststellen. Nitrat-reduzierende, sprich verstoffwechselnde, Bakterienarten der Gattungen Streptococcus und Pseudomonas waren gehäuft in den Proben von Migränepatienten anzutreffen. Ein klarer Hinweis auf folgenden Zusammenhang:

metabolisieren, also verstoffwechseln, diese Bakterienarten das oral zugeführte Nitrat zu Nitrit, wird dieses wiederum zu Stickstoffmonoxid umgesetzt, was wiederum zu Gefäßerweiterungen (Vasodilatation) führen kann und dies schlußendlich zu den gefürchteten Migräneattacken. 

Wenn sich dieser Zusammenhang tatsächlich als ein Auslöser der Migräne herausstellt, könnte man mit probiotischen Ansätzen versuchen diese Bakterienarten durch nicht nitrat-umsetzende Arten zu ersätzen und die Migräneattacken verhindern. 

Sehr spannend und dieser Ansatz wird auf jeden Fall weiter verfolgt werden. Updates folgen, sollten sich hier spannende Neuigkeiten ergeben.

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Moral or not Moral? Von der Moral des autonomen Fahrens.

Das autonome Fahren wird immer mehr zur Realität. In schätzungsweise 5-10 Jahren werden immer mehr Fahrfunktionen von einer KI gesteuert werden und wir werden uns zurücklehnen und eine Zeitung lesen. Wenn wir der Technik denn vertrauen wollen. Noch gibt es einige Probleme und Fragen zu klären. U.a. die Frage, wie denn die KI bei einer bevorstehenden und unvermeidbaren Kollision entscheiden soll, um möglichst viele Leben zu retten.moral Nur welches Leben ist lebenswert?

Der KI muss daher also eine Art Moral einprogrammiert werden. Dazu hat das MIT eine Moral Machine ins Netz gestellt, um zu verstehen, wie wir Menschen entscheiden würden.

Soll lieber eine Frau sterben oder ein Mann? Alt oder jung? Und was ist mit dem sozialen Status: gesetzestreuer Bürger oder doch lieber der Verbrecher?

Testet Sie es selbst:

http://moralmachine.mit.edu/

Bildquelle: http://caramelosblog.es/2011/10/moral-genetica/

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Der Nobelpreis für Medizin 2016 geht an Autophagie-Forscher aus Japan

Der Nobelpreis für Medizin 2016 wird an Prof. Dr. Yoshinori Ohsumi aus Japan vergeben. Ich hatte eigentlich erwartet, dass der diesjährige Preis an Prof. Dr. Emmanulle Charpentier für die Mitentdeckung des bahnbrechenden, gentechnischen Tools CRISPR-Cas9 verliehen werden würde, aber es kam nun doch anders. Sicherlich nicht unverdient. Seine 1993 veröffentlichte, wegweisende Puplikation

„Isolation and characterization of autophagy-defective mutants of Saccharomyces cerevisiae“

Honorary Professor Yoshinori Ohsumi

in der er und sein Kollege Tsukada 15 verschiedene Gene aus der Bäckerhefe, die für den zellulären Mechanismus der Autophagie wichtig sind, in mühsamer mikroskopischer Handarbeit beschrieben,  und natürlich für viele weitere Arbeiten zum diesem Thema, erschien dem Kommitee als würdig, die größte wissenschaftliche Auszeichnung innerhalb der Medizin und Biologie an diesen Wissenschaftler zu vergeben.

Ich gratuliere von Herzen, da die Autophagie ein sehr wichtiger, zellulärer Prozess, auch im Menschen ist. Folgende Grafik verdeutlich dies sehr gut:

autophagy

Die Autophagie könnte man sehr gut mit einer Art Selbt-Verdauung, oder treffender, mit einer Art Recyclingprozess beschreiben. Hungern z.B. menschliche Zellen, sprich werden diese nicht ausreichend mit Nährstoffen versorgt, so werden einzelne, nicht benötigte Proteine innerhalb der Zelle abgebaut und die Aminosäuren anderen, biochemischen Prozessen innerhalb der Zelle zugeführt. Ebenso spielt die Autophagie eine Rolle beim Abbau von defekten Proteinen (oftmals durch eine Fehlfaltung der Proteine herrührend, siehe dazu Tertiärstruktur der Proteine) und somit auch eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Krankheiten, wie z.B. Krebs. Aber auch bei Infektionen spielt dieser Prozess eine sehr wichtige Rolle, wie die Arbeitsgruppe unter Führung meiner geschätzen Kollegin Frau Prof. Dr. Tassula Proikas-Cezanne (Universität Tübingen) zeigen konnte.

In dieser Arbeit, in Zusammenarbeit mit meiner alten Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Friedrich Götz (ebenfalls Universität Tübingen), konnte eindrucksvoll gezeigt werden, wie mit der Bakterienart Staphylococcus aureus infizierte Zellen, diese Bakterien in sogenannten Autophagosomen umschlossen und höchstwahrscheinlich der Zerstörung mit Hilfe von bestimmten Enzymen (sogenannten Lysozymen) zugeführt werden. Also eine Art Abwehrmechanismus unseres Körpers, zusätzlich zu Mechanismen unseres Immunsystems.

Ich denke, es wird sehr gut ersichtlich, wie wichtig die Autophagie für die Gesundheit des Menschen ist.

Bildquellen:
http://www.titech.ac.jp/english/news/2015/030266.html
http://www.tanpaku.org/autophagy/

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Maschinelles Lernen wird zum Teil unseres Alltags

Google – Unfassbar innovative Datenkrake. Gegründet 1998 und aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken.

Im Jahre 2016 als Tochtergesellschaft der Konzernmutter Alphabet firmierend, forschen die relativ geheimen Labore Google’s, besser bekannt als Google X, an faszinierenden Produkten, die viele Menschen sicherlich für Science-Fiction halten werden.why-need-img-2

Beginnend bei autonomen Autos, Robotern, Quantencomputern, Smartphones, Betriebssystemen, Blutzuckermessenden Kontaktlinsen, bis hin zu einer Technologie, die die Welt noch viel weitgehender verändern wird: der künstlichen Intelligenz.

Basierend auf neuronalen Netzwerken, also Computern, die wie ein Gehirn aufgebaut sind, nutzt Google das sogenannte maschinelle Lernen, oder auch „Deep learning“ genannt, und kombiniert diese mit Big Data-Ansätzen, um so Computern z.B. das menschliche Denken bzw. menschliche Intelligenz anzutrainieren. Vor einiger Zeit konnte dem sogenannten Google Brain (einem Verbund aus 1000 Computern, zusammengeschlossen zu einem neuronalen Netzwerk, für mehr Infos: https://research.google.com/teams/brain/) das Unterscheiden von menschlichen Gesichtern und dem von Katzen beigebracht werden (http://arxiv.org/abs/1112.6209).

Nun münden diese Anstrengungen auch erstmals in einem Produkt des Alltags: dem Google Translator. Jeder kennt diese App oder Web-App und ist nicht gerade zufrieden mit seiner Genauigkeit bei Übersetzungen, vor allem von weniger bekannten Sprachen ins Deutsche. Dies wird sich nun grundlegend ändern, da durch dieses Update ein auf „Deep learning“ basierender Algorithmus implementiert wird, der die Genauigkeit der Übersetzungen um bis zu 60% steigern soll. Faszinierend, unser Leben enorm erleichternd, aber auch durchaus beängstigend, wenn man die kombinierte Anwendung aller Google-Technologien bedenkt. Dazu aber in einem weiteren Beitrag mehr.

http://www.nature.com/news/deep-learning-boosts-google-translate-tool-1.20696?WT.mc_id=FBK_NatureNews

Bildquelle: www.google.com

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