Pandemie 2020: Wie ein jeder helfen kann.

 
Sehr viele Wissenschaftler und Firmen weltweit sind auf der Suche nach Therapien und der wichtigsten Waffe im Kampf gegen SARS-CoV-2: einem Impfstoff. Wie der momentane Stand der Dinge ist, werde ich in einem separaten Beitrag beschreiben und bewerten.
 
Diese Suche allerdings benötigt hauptsächlich folgende drei Dinge:
 
1. Fähige und hart arbeitende Wissenschaftler und Firmen aus dem
    Bereich der Life Sciences.
 
2. Geld. Unmengen davon, aber immer noch ein Bruchteil dessen,
    was unsinnige und fehlgeplante Projekte, die Rettung der vielen Investmentbanken
    oder das muntere jährliche Aufrüsten mit Waffen kosten.
 
3. Rechenpower. Viele Berechnungen, z.B. wie Proteine sich falten (was
    wiederum für deren richtige Funktion wichtig ist), an welchen Rezeptoren
    sie wie stark binden und was dann passiert und vieles mehr muss
    modelliert bzw. simuliert werden, um zielgerichteter vorgehen zu   
    können. Insbesondere bei der jetzigen Krise, in der jeder Tag zählt. Leider
    ist Rechenpower begrenzt bzw. nicht jedem zugänglich.

Und genau hier setzt das im Jahr 2000 von der Stanford University gestartete und nun von der Washington University School of Medicine Projekt in St. Louis fortgeführte Projekt Folding@Home (FAH) an.

Das geniale Prinzip: jeder interessierte Bürger (oder auch Neudeutsch Citizen Scientist), kann einen Client (eine kleine Software) von der weiter oben verlinkten Seite herunterladen und installieren. Dieser Client stellt dann diversen Projekten zur Erforschung von so schlimmen Erkrankungen wie Krebs, Parkinson, aber auch Covid-19 die nätige Rechenpower des heimischen PCs zur Verfügung, um die vielen Berechnungen schneller durchführen zu können.

Wann immer euer PC einfach nichts tut oder ihr ihn dann extra einschaltet und danach natürlich auch den Client startet, werden automatisch kleine Teilprojekte heruntergeladen, berechnet (ihr könnt einstellen, wie viel eurer Rechenpower dafür verwendet werden soll und ob das Ganze nur im Ruhezustand oder auch während ihr am PC arbeitet geschieht) und das fertige Ergebnis dann an die Forscher übermittelt. Es ensteht also virtuell ein großer Verbund an Rechnern, im Prinzip ein dezentraler Supercomputer. Der Name stammt von einer der Hauptaufgaben dieses Tools: der Berechnung der möglichen Faltung einzelner Medikamentenkandidaten, welche oftmals Proteine sind. Eine sehr wichtige Berechnung, da nur korrekt gefaltete Proteine das tun, was sie sollen und falsch gefaltete Proteine sogar Krankheiten auslösen können.

Die Nutzung ist super simpel und wird auch gut auf der dazugehörigen Website beschrieben. Wer wissen möchte, wie und wann er denn direkt an der Forschung zu Covid-19 teilnimmt, dem empfehle ich die Lektüre folgender FAQ-Seite:

[FAQ] SARS-CoV-2 (COVID-19) projects and FAH

Ich bitte darum, zahlreich mitzumachen, insbesondere wenn euer PC doch oftmals einfach nur vor sich hinbrummt. Alles andere ist einfach nur verschwendete Rechenpower und Strom. Wir allem müssen an einem Strang ziehen, denn ohne Medikamente und Impfstoffe wird sich diese Pandemie noch ewig hinziehen.

Vielen Dank und bei Fragen stehe ich jederzeit gerne zur Verfügung.

SARS-CoV-2 aka coronavirus – ein Anti-Panik-Beitrag

Seit geraumer Zeit rückt uns der neueste Schrei der Natur auf die Pelle. Ein neues Virus und soooo viel tödlicher als das gemeine Grippevirus. “[…]eine zehnmal so hohe Sterberate wie bei der Grippe.” schreibt der Ressortleiter Wissen bei der SZ, Herr Illinger. Man liest schon eine gewisse Skepsis aus dieser Einleitung, aber dazu später mehr.

Im Prinzip ist die gegenwärtige Coronavirus-Pandemie nichts Neues, sind wir doch jedes Jahr im Winter mit Millionen Infektionen diverser Viren konfrontiert,  die meist nur harmlose  Atemwegsinfektionen auslösen, eine sogenannte Erkältung. Nennen wir sie mal beim Namen:

Rhino-, Entero- und Mastadenoviren oder Viren der Familien der Corona und Paramyxoviridae.

Wir haben also permanent irgendwelche Pandemien am Laufen (nicht zu vergessen die echte Grippe oder auch Influenza), nur aus irgendeinem ominösen Grund geht das regelmäßig unter. Gut, ich will jetzt mit dieser Erkenntnis keine Panik auslösen, sondern nur die Paradoxie des Ganzen mal offenlegen. Zurück zu den Viren.

Was manche Viren so gefährlich machen kann ist ihre Wandlungsfähigkeit.  Das liegt in der Natur dieser interessanten Partikel (ja, für mich sind Viren keine Lebewesen. Warum, lest bitte hier.), insbesondere RNA-Viren (wie die besagten Coronaviren), tun nichts anderes, als sich in unterschiedlicher Häufigkeit zu verändern. Genauer gesagt: die Gesamtheit ihrer Gene, das sogenannte Genom, wird in seiner Abfolge zufällig verändert, das Virus mutiert also und es entstehen neue Varianten dieses einen Virus. Durchaus auch mal eine gefährlichere Variante als der Vorgänger.

Nun steigt also die Nervosität jeden Tag weiter an, weil ein in China neu aufgetretenes Virus mit dem melodischen Namen SARS-CoV-2 (kurz für Severe Acute Respitory Syndrome-Coronavirus-2), seit Dezember letzten Jahres sein Unwesen treibt. Die durch diese Infektion ausgelöste Krankheit der oberen Atemwege wurde COVID-19 getauft, was für Corona virus disease 2019 steht. Diese Namensgebung  hat den Hintergrund, dass man keine Gebietsbezeichnung mehr nutzen wollte, wie damals beim MERS (Middle East Respitory Syndrome)-Ausbruch 2012, um Diskriminierungen und Stigmatisierungen einzelner Bevölkerungsgruppen zu verhindern. Leider ging auch das etwas in die Hose (was wiederum in der Natur des Menschen liegt), da ich selber aus meinem asiatischen Bekanntenkreis leider von einigen Diskriminierungen hören musste. Von den schlimmen Unruhen in einem ukrainischen Dorf ganz zu schweigen.

Mir scheint es also, als würde die Anzahl an Artikeln in den Medien mit jedem neuen Infizierten zunehmen und diese Vielzahl an Artikeln leider zu häufig zu nicht besonnenen Reaktionen führen. Wie in besagtem ukrainischen Dorf.

Obwohl doch die meisten Mainstream-Blätter sehr sachlich und unaufgeregt über das Virus berichten, machen unsere “Social Media” und Ihre Eigenschaft der Multiplizierung geistigen Dünnpfiffs alles wieder zunichte. Da hat mein Lieblingsartikel aus der NYT

How Bad Will the Coronavirus Outbreak Get?

leider keine Chance. Diese Flut an Fehlinformationen und die schiere Menge an korrekten Informationen führen regelrecht zu einer Infodemie, einem von der WHO eingeführten Begriff. Analog zu einer Pandemie werden Informationen und Fehlinformationen auf der ganzen Welt in beispielloser Geschwindigkeit verbreitet und lösen nichts anderes aus als Panik, schüren Rassismus oder führen sogar zu sozialen Unruhen und Aufständen (siehe arabischer Frühling).

Warum schreibe ich also trotzdem den wahrscheinlich 5 000 000. Artikel über diesen Virus? Weil ich finde, dass dieser Infodemie Einhalt geboten werden muss. Auch erreichen mich immer mehr Anrufe von besorgten Freunden und die ersten Hamsterkäufe in ALDIs in meiner Region fanden auch schon statt. Langsam aber sicher wird noch mehr Panik entstehen, mit sehr ungutem Ausgang für uns alle. Und das darf nicht sein.

Daher ist es mein Ziel mit diesem Artikel  die Quintessenz der tausenden Mainstream- und Fach-Artikel “kurz” und prägnant zusammenfassen, um vor allem eines zu erreichen: mitzuhelfen eine absolut unnötige Panik zu verhindern.

Wichtig: ich habe wochenlang nach bestem Wissen und Gewissen recherchiert und Fakten zusammengetragen.

Dennoch:

ich habe nicht die Wahrheit gepachtet und auch ich bin auf die Infos angewiesen, die man so finden kann. Würzen konnte ich das allerdings mit meinem eigenen Fachwissen als Infektionsbiologe und dem Fachwissen einiger Kollegen und der erhältlichen Fachliteratur, dennoch übernehme ich keine Garantie für etwaige aus diesem Artikel abgeleitete Verhaltensweisen!

Wichtige Infos sind mit Quellen belegt, weitere Fakten sind ergooglebar und bekannt. Daher nicht mit Links belegt.

Fangen wir also endlich einmal an:

SARS-CoV-2? Was`n das?

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Den Namen kennt wohl momentan jeder, aber so in etwa sieht das Ding schematisch aus.  Ein relativ rundliches, sehr kleines Partikelchen mit einem Durchmesser von 60 – 140 Nanometer. Zur Erinnerung: ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter!  Wer mehr über die Biologie wissen will, kann mit mir fachsimpeln oder einfach googlen bzw. Wikipedia mal befragen.

Für diejenigen, die Schemata doof finden, hier ein paar Real Life-Aufnahmen.

Woher kommt dieses Virus?

Fakt ist: es handelt sich dabei um eine Zoonose, also eine vom Tier auf den Menschen übergegangene Infektionskrankheit, welche ihren Ursprung auf einem Markt in Wuhan/China hat. Natürlich ist dieser Markt mittlerweile geschlossen worden.

Natürlich läuft die Suche nach der Herkunft auf Hochtouren und es  wurde und wird ganz viel geforscht und spekuliert. Im Prinzip war so ziemlich alles schon der Ursprung: Fledermäuse, Gürteltiere, Hühner, Schweine, Schlangen und sogar ein Labor in Wuhan. Momentan scheint wieder die Fledermaus zu führen.

Wie viele Leute hat es bisher schon erwischt?

Laut WHO: 78961 Infizierte und 2791 Tote in China und 4691 Infizierten mit 67 Toten im Rest der Welt (Stand 28.02.20)1. Wer es visuell mag, der kann hier eine sehr schöne Karte einsehen.

Somit haben wir eine Mortalitätsrate von 3,5 % für China, sprich 3,5% aller Infizierten sterben dort. Wohingegen nur 1,4% der Infizierten in anderen Ländern sterben. Ein interessanter Fakt, den es zu erforschen gilt.

Im Vergleich die saisonale Grippe, auch Influenza2 genannt:

182 000 Infizierte und 954 Tote, sprich eine Mortalitätsrate von 0,5 %. In den USA erkranken gar schätzungsweise 3 – 11 % der Gesamtbevölkerung an Influenza!3

Auch im Vergleich mit seinen berühmten Cousins SARS und MERS schneidet SARS-CoV-2 sehr viel schlechter ab.

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Die Dunkelziffer an mit SARS-CoV-2-Infizierten liegt sehr wahrscheinlich sehr viel höher, was wiederum die Mortalitätsrate nach unten drücken würde, dennoch sieht man an den gemeldeten Zahlen, dass dieser Virus außerhalb China`s nicht so ernste klinische Verläufe annimmt und nur etwa doppelt so gefährlich zu sein scheint, wie das Influenzavirus mit all seinen Subtypen. Daher auch meine Skepsis bezüglich des eingangs erwähnten Zeitungsartikels.

Welcher Altersgruppe gehörten die bisherigen Opfer an?

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Typisch für jede Infektionskrankheit: es trifft oftmals immunsupprimierte Menschen, sprich Menschen mit beeinträchtigtem Immunsystem oder halt leider Gottes unsere Omas und Opas (da auch natürlich immunsupprimiert). Und das ist beim SARS-CoV-2 nicht anders. Es ist vielmehr sogar so, dass Kinder von 0-9 Jahren irgendwie immun zu sein scheinen. Infektionen sind zwar möglich, sie verlaufen jedoch absolut immer mild bis gar nicht bemerkbar. Daher brauchen wir uns um unsere Kinder nicht zu sorgen.

Wie ansteckend ist das Virus?

Dazu mal hier eine coole, von Epidemiologen erstellte Grafik:

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Was man hier sieht, ist ganz einfach zu erklären:

Die Masern (measles im Englischen) sind hoch-ansteckend, ein Patient oder Träger des Virus (der gelbe Punkt in der Mitte) steckt 12 –18 gesunde Menschen an. Wohingegen unser SARS-CoV-2 ca. 2-3 Menschen ansteckt. Das ganze passiert dann über die Luft, durch eine sogenannte Tröpfcheninfektion. Ich denke, der Name spricht für sich selbst.

P.S.: leider ist dem Ersteller dieser Grafik ein Fehler unterlaufen und der Virus wird COVID-19 genannt, was ja der Name der Krankheit ist. Shit happens. Trotzdem coole Grafik.

Wie lange überlebt das Virus im Freien, also auf Oberflächen?

Das wurde natürlich auch schon untersucht, allerdings an verwandten Viren, namentlich den Auslösern von SARS und MERS. Die Quintessenz eines im sehr interessanten und im The Journal of Hospital Infection veröffentlichten Fachartikels (übrigens kommen die Forscherinnen und Forscher aus Bochum und Greifswald) lautet wie folgt:

“Human coronaviruses can remain infectious on inanimate surfaces at room temperature for up to 9 days. At a temperature of 30°C [86°F] or more, the duration of persistence is shorter. Veterinary coronaviruses have been shown to persist even longer for 28 d[ays].”

Also bis zu 9 Tagen bei Raumtemperatur auf Oberflächen wie Tischen und Co.

Gibt es schon eine Behandlung bzw. Medikamente?

Noch nicht, aber es sind einige vielversprechende klinische Studien am Laufen, u.a. mit einer Kombinationstherapie zweier bekannter Medikamente. Auch arbeiten sehr viele Firmen aus dem Bereich der Diagnostik (u.a. auch mein geliebter Arbeitgeber!) an Schnelltests, sowie ein paar Pharmafirmen an einer Impfung, die ca. in einem Jahr auf dem Markt sein könnte.

Und schlussendlich noch das Wichtigste: wie verhindert man eine Ansteckung? Helfen Masken?

Ganz easy (und gilt eigentlich immer!)

1. Hände waschen

2. Weniger Körperkontakt (vor allem mit Kranken)

3. Richtig Niesen und Husten. Und das geht so: entweder in die Armbeuge husten/niesen oder in ein Taschentuch und dieses sofort entsorgen. Sich in die Hand zu husten oder zu niesen ist einfach nur absurd und ein idealer Übertragungsweg.

4. Menschenansammlungen meiden (wenn möglich)

5. Masken helfen, aber nur sogenannte FFP3-Masken.

Wer all das gelesen hat und nun 1 und 1 zusammenzählt, dem müssten zwei Dinge auffallen:

Erstens: Basierend auf den Fakten ist Panik absolut NICHT nötig und/oder

Zweitens: es müsste eigentlich dauerhaft eine Panik herrschen bei all den Viren und Krankheiten, die uns jedes Jahr heimsuchen. Findet den Fehler.

So, ich hoffe, dass ich mit diesem Artikel etwas Licht ins Dunkel bringen konnte. Wenn nicht: let`s discuss.

Quellen (alle weiteren im Text verlinkt):

1 Coronavirus disease 2019 (COVID-19) Situation Report – Februar 28

2 Saisonbericht der AG Influenza des Robert-Koch-Instituts 2018/2019)

Key Facts about Influenza

Leuchtende Bäume – Die Straßenlaternen der Zukunft?

Glowing Plants; Source: Seon-Yeong Kwak

Der globale Energieverbrauch ist enorm und steigt rapide. Glaubt man den Zahlen der Internationalen Energie Agentur IEA, so lag der sogenannte Weltenergieprimärbedarf bei 21.963 Terrawattstunden (TWh), also 21.963 Billionen (1012!) Watt. Das ist die Energie, die von knapp 2000 Atomkraftwerken (AKW) erzeugt werden müsste (nimmt man ein AKW mit 1400 Megawatt Leistung als Referenz).

Nun gibt es weltweit Anstrengungen, den Energiebedarf zu senken, um die globalen Ressourcen zu schonen und auch die damit einhergehende Umweltverschmutzung einzudämmen. Maßnahmen, wie der Einsatz von Energiestromlampen, Kühlschränken und Waschmaschinen mit A+++-Effizienzklasse, Wärmerückgewinnungsmaßnahmen in der Industrie werden immer häufiger eingesetzt, da wir schon heute mehr verbrauchen, als unser wunderbarer Planet hergibt. Eine eindrucksvolle Zahl, genauer gesagt ein Datum, zeigt uns in diesem Zusammenhang der vom „Global Footprint Network“ initiierte „Earth Overshoot Day“ oder auch „Erdüberlastungstag“. Dieser beziechnet den Tag eines Jahres an dem die humane Nachfrage nach natürlichen Ressourcen das natürliche Angebot und/oder die Reproduktionsrate unserer Erde übersteigt. 2017 war dies der 2. August, 1971 noch der
21. Dezember. Mit atemberaubendem Tempo brauchen wir Menschen also die Ressourcen auf, die uns unser Planet netterweise zur Verfügung stellt.

Auch die Straßenbeleuchtung aller deutschen Kommunen trägt mit jährlich ca. 600 TWh zu diesem enormen Energiebedarf bei.

Wir sehen also: es muss sich etwas tun und genau hier kommt ein genialer und visionärer Ansatz von Forschern um Prof. Michael Strano vom MIT ins Spiel. Er und seine Arbeitsgruppe arbeiten an einer Technik, um eines Tages Bäume, die an Straßen stehen, als organische Straßenlaternen einsetzen zu können. Klingt absurd oder nach unrealistischer Science-Fiction? Ich denke nicht, schaut man sich erste Arbeiten dieser Wissenschaftler an: u.a. modifizierte Kresse, welche für knapp 4 Stunden Licht erzeugen kann. Dazu stellten Sie in aufwendigen Verfahren drei aus verschiedenartigen Materialien bestehende und unterschiedlich große (10 und 100 nm) Nanopartikel her und koppelten jeweils ein bestimmtes Molekül an diese Partikel (siehe Grafik weiter unten):

1. Das an Silica gebundene Enzym Luciferase aus dem Glühwürmchen, das dort an der Lichtentstehung beteiligt ist (SNP-Luc)

2. an Poly(lactid-co-glycolid) gebundenes D-Luciferin, dem Substrat, welches vom Luciferin umgesetzt wird und dadurch Licht entsteht (PLGA-LH2) und

3. das an Chitosan gebundene Molekül mit dem schönen Namen Coenzym-A, welches die Lichtproduktion der Luciferase stabilisiert (CS-CoA).

Testpflanzen wurden nun in einem spzeiellen Verfahren mit einer Lösung dieser Nanopartikel behandelt, wodurch diese durch Stomata genannte Spaltöffnungen an der Unterseite der Blätter in das Blattgewebe und gezielt in sogenannte Mesophyll-Zellen manövriert wurden.

Engineering of living plants for visible light emission; Source: http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.7b04369#showFigures

Auch an einen Aus-Schalter haben die Forscher um Prof. Strano gedacht: ein weiteres Nanopartikel, beladen mit einem Molekül, dass die Funktion des Enzyms Luciferase stoppt. Sollten Probleme wie die Lichtintensität und Dauer, des von diesen Pflanzen ausgestrahlten Lichtes gelöst werden, und keine Gefahr von diesen Nanopartikeln für die Umwelt ausgehen, sollten derartigen Baum-Straßenlaternen nicht mehr viel im Wege stehen.

Dazu Prof. Strano:

“Unser Ziel ist es, einen Setzling oder eine reife Pflanze einmal zu behandeln, und diese Fähigkeit für die gesamte Lebensdauer zu erhalten“, sagt Strano. “Unsere Arbeit ermöglicht ernsthaft Straßenlaternen, die nichts anderes als behandelte Bäume sind, und indirekte Beleuchtung in der Umgebung von Häusern.”

Ich drücke die Daumen, dass dieses Projekt irgendwann einmal Realität wird. 

 

Warum fettleibige Mäuse sich nicht bewegen

Quelle: Wikimedia

Fettleibigkeit, Fettsucht, Adipositas – drei Bezeichnungen für eine moderne Plage der Menschheit.

Laut Nationaler Verzehrstudie sind über 35 % der Menschen in Deutschland übergewichtig und circa 20 % sogar adipös (BMI ≥ 30), sprich diese Menschen leiden an einer „Ernährungs- und Stoffwechselkrankheit mit starkem Übergewicht, die durch eine über das normale Maß hinausgehende Vermehrung des Körperfettes mit krankhaften Auswirkungen gekennzeichnet ist“. Gleichzeitig geht eine Adipositas mit Bewegungsarmut einher, was widerum den Teufelskreis aus Gewichtszunahme bzw. -abnahme schließt.

Nun wurden interessante Forschungsergebisse zu dieser Volkskrankheit veröffentlicht. Zwar in Mäusen, aber dennoch mit einem Nutzen für die Grundlagenforschung am Menschen.

Forscher des National Institute of Health in Bethesda (Maryland, USA) um
Alexxai Kravitz konnten eine Gewichtszunahme mit einer verminderten Bewegungsneigung in Verbindung bringen.

Fütterten die Forscher zwei Gruppen von Mäusen (gesunde vs. Mäuse mit einer Mutation in einem bestimmten Dopamin-Rezeptor) mit einer fettreichen Diät, so nahm die Aktivität des  DR2-Typ Dopamin-Rezeptors ab, wodurch sich die Mäuse weniger bewegten.

Genauso wie die DR2-mutierte Kontrollgruppe an Mäusen. Natürlich ist dies ein im Labor unter kontrollierten Bedingungen beobachtetes Ergebnis und man sollte diese Studie jetzt nicht als DEN Therapieansatz der Adipositas ansehen, da man auch nicht den Schluß ziehen sollte, dass nur das falsche Essen zur Adipositas führt. Dennoch ermöglicht diese Studie sehr interessante Einblicke in das Zusammenspiel von Ernährung und der Chemie des Gehirns, zusammengefasst in der nachfolgenden Grafik aus der Originalpunlikation.
Die Nährstoffe aus unserer Nahrung und seine Verstoffwechselung durch unsere Darmbakterien (unser intestinales Mikrobiom) spielt eine eminente Rolle, bei so ziemlich allem, was die korrekte Funktion unseres Organismus und somit unsere Gesundheit angeht. Zwar lehne ich mich mit dieser Aussage etwas weit aus dem Fenster, dennoch spricht eine stetig ansteigende Zahl an Studien dafür. Hoffentlich führen diese Studien bald zu einer besseren Therapie und somit zu einer Entlastung des Gesundheitssystems.

Mit Nanoskopie Moleküle sichtbar machen

Pixabay; DasWortgewand

Nanoskopie? Nie gehört. Liegt sicherlich darin, dass diese hochauflösenden Mikroskope eine noch relativ junge Entwicklung sind.

Mikroskope gehören zu den bahnbrechendsten Erfindungen der Neuzeit. Ohne diese Geräte wären zahlreiche Entdeckungen innerhalb der Biologie nicht möglich gewesen. Mit Hilfe der u.a. durch niederländische Linsenmacher Ende des 16. Jahrhunderts entwickelten ersten Lichtmikroskope, deren Linsen durch den ebenfalls niederländischen Naturforscher Antoni Van Leeuwenhoek stark verbessert wurden, konnten zum ersten Mal Einzeller (sogenannte Protozoen), aber auch Bakterien sichtbar gemacht und somit in die geheimnisvolle Welt des Mikrokosmos eingetaucht werden. Technisch gesehen machen Mikroskope nichts anderes als das Licht, welches sich seinen Weg durch ein Objekt bahnt, durch die spezielle Anordnung von diversen Linsen zu brechen und dadurch zu vergrößern. Wer mehr zu den physikalischen Prinzipien der Lichtmikroskope erfahren möchte, der kann dies sehr verständlich beschrieben hier nachlesen.

Allerdings sind klassische Lichtmikroskope physikalischen Grenzen bezüglich der optischen Auflösung unterworfen, dem sogenannten Abbe-Limit. Dieses begrenzt die mögliche optische Auflösung eines klassischen Lichtmikroskops. Will man also zwei nebeneinander liegende Punkte als einzelne Punkte wahrnehmen, so dürfen diese nicht näher als die halbe Wellenlänge des genutzten Lichts zusammenliegen. Da blaues Licht mit einer Wellenlänge von 400 Nanometern (nm) die unterste Grenze des Lichtspektrums darstellt, welches wir wahrnehmen können, liegt das Abbe-Limit somit bei 200 nm.

Das Überwinden dieser Grenze aber würde ungeahnte neue Erkenntnisse aus Gebieten wie der Zellbiologie oder Chemie liefern, wäre es doch dann möglich Moleküle in Echtzeit beobachten zu können. Genau dies hatten Forscher um Prof. Dr. Stefan Hell vom Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie und seine US-Kollegen Eric Betzig und William Moerner durch die Entwicklung des STED-Mikroskops möglich gemacht, wofür sie dann auch den Nobelpreis für Chemie im Jahre 2014 bekamen. Auflösungen bis zu 20 nm und live Bilder aus dem Inneren einer Zelle wurden nun möglich. Wie genau die fluoreszenz-basierte STED-Mikroskopie funktioniert veranschaulicht dieses sehr informative Video der Max-Planck-Gesellschaft.

Im Prinzip sehr simpel: möchte man bestimmte Moleküle hochaufgelöst beobachten, so markiert man diese zuerst mit einem Fluoreszenz-Farbstoff, welcher an dieses Molekül bindet und bei Bestrahlung mit einem Laser in einer bestimmten Farbe aufleuchtet. Liegen die Moleküle nun jedoch sehr nah beieinander, so leuchten sie nun natürlich alle auf, was aber zu einem einzigen Lichtfleck führt und man nichts erkennt. Der Trick ist nun einige der Moleküle wieder auszuknipsen und somit die Intensität der noch übrig gebliebenen Moleküle zu senken und somit die Auflösung zu erhöhen. Erreicht wird dies durch einen zweiten, doghnut-förmigen Laser, sprich einem Laser, der ringförmig strahlt und die in der Mitte des Lasers befindlichen Moleküle unberührt, sprich angeknipst lässt. Ein geniales Prinzip.

Dank Wissenschaftlern wie den zuvor genannten und vielen anderen, die Ihre Zeit in die Verbesserung der sogenannten Nanoskopie steckten, erlebte die Grundlagenforschung einen enormen Aufwind. Da Stillstand Wissenschaftlern fremd ist, ging auch die Entwicklung der Nanoskopie weiter. Mit dem MINFLUX getauften System, an dem ebenfalls Prof. Hell beteiligt ist, geht die Reise weiter in die Tiefen des Mikrokosmos, nun auf unfassbare 2.1 nm bzw. 1.2 nm Auflösung.

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

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

Antiobiotikaresistenzen verständlich

​Ein Thema, welches mir als Infektionsbiologe sehr am Herzen liegt, weil unfassbar wichtig für die gesamte Menschheit:

Antibiotikaresistenzen. 

Darüber habe ich schon einige Male geschrieben, u.a. hier http://www.scietopia.de/?p=114, aber dieses englische Video mit dt. Untertiteln fasst die ganze Misere noch einmal visuell zusammen. 

Viel Spaß beim Schauen.
The Antibiotic Apocalypse

Social Bots oder wie Wahlen beeinflusst werden können

Diese Studie 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/