Meine persönliche Meinung:

gelegentlich werden Wissenschaften so, wie sie sind, übernommen. Bei diesem Forschungsobjekt möchte ich aber meine Bedenken anmelden:

Der  Manipulation der biologischen Welt öffnet das Tür und Tor. Ich hoffe, dass da auch Forscher, die sich mit Ethik beschäftigen, integriert werden. In der Bibel wird der Turmbau zu Babel und sein Schicksal beschrieben. Mit der künstlichen Intelligenz ist heute alles möglich. Ich möchte nur den Zauberlehrling von Goethe zitieren: ‚Die Geister, die ich rief, die werd‘ ich nicht mehr los‘, um Faust zu zitieren:

Jean Pütz

(KIT) – Die Anwendung und Entwicklung neuer Technologien der DNA-Synthese voranzutreiben, um den Weg für die Herstellung ganzer künstlicher Genome zu ebnen – das ist das Ziel eines neuen interdisziplinären Zentrums, das an der Universität Heidelberg, dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) entsteht. Im Center for Synthetic Genomics sollen neue Entwicklungen in der Synthetischen Genomik durch Grundlagenforschung und Technologieentwicklung unter Einsatz von Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) angestoßen werden. Den Aufbau fördert die Carl-Zeiss-Stiftung (CZS) über einen Zeitraum von sechs Jahren mit insgesamt zwölf Millionen Euro.

Langfristig soll es so möglich werden, lange DNA-Sequenzen für Anwendungen in der Forschung, den Nanomaterialwissenschaften oder der Medizin zu entwerfen und herzustellen. Erster Sprecher des neuen Zentrums ist der Systembiologe Professor Michael Knop, stellvertretender Direktor des Zentrums für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg (ZMBH).

Waren die vergangenen zwei Jahrzehnte in der Genomforschung von der Entwicklung neuer Genom-Sequenziertechniken geprägt, wird es zukünftig möglich sein, mithilfe neuartiger Verfahren der DNA-Synthese und Genomassemblierung Genome immer schneller und einfacher zu verändern und sogar vollständig neue Genome herzustellen. Diese Vision wird das Carl-Zeiss-Stiftung Center for Synthetic Genomics Heidelberg – Karlsruhe – Mainz (CZS Center SynGen) in den kommenden Jahren verfolgen. Dazu wollen die beteiligten Forscherinnen und Forscher der drei Universitäten auch mithilfe von KI-basierten Analyse- und Modellierungsverfahren synthetische DNA-Sequenzen entwerfen, um damit das Genom von Organismen gezielt zu verändern und mit neuen Funktionalitäten zu versehen. Ziel ist es, daraus sogenannte Biologika, das heißt biotechnologisch hergestellte Produkte, zu gewinnen. Sie sollen langfristig genutzt werden, um bio-basierte Arzneien herzustellen, Gentherapien für Krankheiten zu entwickeln, schädlingsresistente Pflanzen zu züchten, Biotreibstoffe zu produzieren oder die Forschung an neuartigen Materialien voranzutreiben.

„Mit den CZS Centern bündeln wir Expertisen über Standorte und Disziplinen hinweg. Gerade die Lebenswissenschaften benötigen eine hohe Interdisziplinarität. Im CZS Center SynGen soll die Herstellung künstlicher DNA vorangetrieben und das immense Potenzial für Forschung, Medizin und darüber hinaus nutzbar gemacht werden“, erklärt Dr. Felix Streiter, Geschäftsführer der Carl-Zeiss-Stiftung, die Motivation zur Förderung des zweiten CZS Centers in Deutschland.

„Das Center for Synthetic Genomics bündelt die Kompetenzen dreier forschungsstarker Einrichtungen, die nun gemeinsam von der Grundlagenforschung bis zur Technologieentwicklung an einem wichtigen Zukunftsfeld arbeiten“, so Professor Oliver Kraft, in Vertretung des Präsidenten des KIT. „Ziel sind vielfältige Anwendungen in der Biotechnologie, etwa für die Medizin, aber auch für die Materialwissenschaften. Wir freuen uns sehr, mit unserem Know-how dazu beizutragen.“

Synthetische Genomik

„Die Synthetische Genomik ist ein junges, aber global rasant wachsendes Forschungsgebiet mit Transferpotenzial für verschiedene gesellschaftlich relevante Herausforderungen. In unserem neuen Zentrum bündeln wir die komplementäre Expertise der drei forschungsstarken Universitäten Heidelberg, Karlsruhe und Mainz in den Lebenswissenschaften, dem Molecular Systems Engineering und der biomedizinischen Forschung. So wollen wir alle Schritte der Synthetischen Genomik vom Design über die Herstellung bis hin zur Anwendung von synthetischen genetischen Materialien und Organismen steuern“, sagt der Sprecher des Zentrums, Professor Michael Knop. „Das neue Center wird uns eine einzigartige Gelegenheit geben, die verschiedenen Expertisen und Disziplinen neu zu verknüpfen. Vor allem der Diskurs von Biologie und Medizin mit Expertinnen und Experten in Simulation und Modelling wird uns neue Wege aufzeigen, nicht nur um synthetische Genome zu generieren, sondern auch um natürliche und artifizielle Modifikationen und epigenetische Mechanismen besser zu verstehen und zu nutzen“, erklärt Professorin Sylvia Erhardt, Molekularbiologin am KIT. Dem dreiköpfigen Direktorium des CZS Center SynGen gehört neben Knop und Erhardt auch der biophysikalische Chemiker Professor Edward Lemke von der Universität Mainz an.

Das CZS Center SynGen hat seine Arbeit im Januar 2024 aufgenommen. An den drei Standorten arbeiten Forscherinnen und Forscher verschiedener Disziplinen zusammen, darunter aus Biologie, Biochemie, Biophysik, Biotechnologie, Synthetischer Biologie und Bioengineering, aber auch Philosophie und Rechtswissenschaft sowie Genomik, Immunologie, Epigenetik, Virologie und Data Science. Dazu sollen weitere internationale Expertinnen und Experten sowie Nachwuchsforschende für die Arbeit in dem neuen Zentrum gewonnen werden. Zudem wird in Heidelberg ein Kompetenzzentrum für die Synthese synthetischer DNA eingerichtet, das sogenannte CZS Center Synthetic DNA Accelerator Lab. In Karlsruhe wird die bereits bestehende Virtual Material Platform um eine DNA-Unit erweitert, um die Expertise des multiskalierten Modellings und des virtuellen Designs auf Nukleinsäuren wie DNA zu erweitern. In das CZS Center SynGen eingebunden sind auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums und des Heidelberg Institute for Theoretical Studies, ebenso wie externe Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft.

Offiziell eröffnet wurde das CZS Center SynGen mit einer Festveranstaltung am 4. März 2024 an der Universität Heidelberg. Daran nahmen neben den federführenden Forschenden auch Vertreterinnen und Vertreter der Carl-Zeiss-Stiftung sowie der beteiligten Universitäten teil.

Über die Carl-Zeiss-Stiftung

Die Carl-Zeiss-Stiftung hat sich zum Ziel gesetzt, Freiräume für wissenschaftliche Durchbrüche zu schaffen. Als Partner exzellenter Wissenschaft unterstützt sie sowohl Grundlagenforschung als auch anwendungsorientierte Forschung und Lehre in den MINT-Fachbereichen (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik). 1889 von dem Physiker und Mathematiker Ernst Abbe gegründet, ist die Carl-Zeiss-Stiftung eine der ältesten und größten privaten wissenschaftsfördernden Stiftungen in Deutschland. (jho)

(IDIV) – Amsterdam/Leipzig/Jena. In Jäger- und Sammlergesellschaftenbilden bereits Kinder geschlechtsspezifische Fähigkeiten zurNahrungssuche aus, um besondere Nahrung verfügbar zu machen. DieseErrungenschaft sowie das Teilen von Nahrung könnte es der menschlichenSpezies ermöglicht haben, ein wesentlich größeres Gehirn zuentwickeln als unsere nächsten lebenden Verwandten. Zu diesem Schlusskommen Forschende der Universität Amsterdam (UvA), des DeutschenZentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), desMax-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie, desHelmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) und derFriedrich-Schiller-Universität Jena. Eine stabilere Energie- undNährstoffversorgung könnte eine größere Investition indas Gehirn ermöglicht haben. Die Studie wurde in der ZeitschriftFrontiers in Ecology and Evolutionveröffentlicht.

Die Gehirne von Menschen sind dreimal so groß wie die andererPrimatenarten. Es wird angenommen, dass eine vielfältige, hochwertigeErnährung und eine lange Kindheit mit ausreichend Zeit zum Erlernenkomplexer Fähigkeiten zum Nahrungserwerb wichtige evolutionäreFaktoren für unsere großen Gehirne sind. Im Gegensatz zu anderenPrimaten zeichnet sich die menschliche Ernährung durch einegroße Vielfalt an hochwertigen und schwer zu beschaffendenNahrungsmitteln aus, wie etwa Fleisch, Fisch und Raupen sowie unterirdischeKnollen oder viele Arten von Nüssen. Um diese zu sammeln zukönnen, bedarf es komplexer Fähigkeiten zur Nahrungssuche, dievermutlich schon im frühen Alter entwickelt werden.

Um besser zu verstehen, wie der Mensch diese Fähigkeiten erlernt,begleitete das internationale Forscherteam ein Jahr lang 27 Kinder einermodernen Sammlergesellschaft in der Republik Kongo. Die BaYaka beginnenbereits im Alter von fünf Jahren mit der selbstständigenNahrungssuche in Gruppen von Gleichaltrigen. Die Forschenden untersuchtendie Methoden der Kinder bei der Nahrungssuche, die Zusammensetzung ihrerNahrung und ihr Wissen über die Pflanzenwelt auf ihren täglichenAusflügen. Neben der Beobachtung des Verhaltens führten sie auchNährwertanalysen der gesammelten Nahrung durch. Zu diesem Zweckarbeiteten die Forscher interdisziplinär mit einem Botaniker undkognitiven Verhaltensökologen der Universitäten Leiden undAmsterdam, chemischen Ökologen des iDiv, der Universität Jena unddes UFZ, Anthropologen des Max-Planck-Instituts für evolutionäreAnthropologie in Leipzig und Ernährungsökologen des CharlesPerkins Centre der Universität Sydney zusammen. Die Feldarbeit ergabeinen einzigartigen Datensatz mit 798 Stunden Beobachtung.

Die BaYaka-Kinder verbrachten ein Drittel ihrer Zeit mit der Suche undBeschaffung von Nahrung. Die Hälfte davon suchten sie unabhängigvon Erwachsenen und zeigten ein hohes Maß an Selbstständigkeit.„Ich war beeindruckt, wie geschickt die Kinder schon in einem sehrjungen Alter waren“, sagt Jorin Veen, Erstautor der Studie, der dieseUntersuchung im Rahmen seiner Masterarbeit an der UvA durchgeführthat. „Der Großteil der Nahrung waren Fallfrüchte, Samenund Knollen, aber die Kinder kletterten auch auf 40 Meter hohe Bäume,um Honig oder Früchte zu sammeln, was mitunter sehr riskant seinkann.“

Unterschiede zwischen Jungen und Mädchen

Die Ergebnisse zeigten eine früh einsetzende Spezialisierung beider Nahrungssuche. Gruppen mit mehr Jungen ernährten sich eher vonFrüchten und Samen, was oft riskante Kletterkünste erfordert,während Gruppen mit mehr Mädchen eher Knollen sammelten.„Die Knollen zu sammeln erfordert außergewöhnlicheGrabungsfähigkeiten, da die Liane, die zu den unterirdischen Knollenführt, nicht leicht zu erkennen und zu verfolgen ist“,erklärt Prof. Karline Janmaat, Betreuerin der Erstautorin undForscherin am Institut für Biodiversität undÖkosystemdynamik der UvA. „Diese frühegeschlechtsspezifische Spezialisierung der Fähigkeiten zurNahrungssuche in Verbindung mit dem hohen Grad an Nahrungsaustausch inJäger- und Sammlergesellschaften ermöglicht der menschlichenSpezies wahrscheinlich eine stabilere Energie- und Nährstoffversorgung– und die könnte es uns letztlich ermöglicht haben, uns einwesentlich größeres Gehirn zu leisten als andrePrimaten.“

„Unsere Analysen ergaben, dass vor allem die Früchte, die 40Prozent der Ernährung der Kinder ausmachten, im Vergleich zu anderenpflanzlichen Nahrungsmitteln mehr Zucker, vor allem Glukose und Fruktose,enthielten“, sagt Mitautorin Prof. Nicole van Dam. „KeinWunder, dass sie sich so sehr bemühten, sie zu beschaffen.“ Van Dam, die die chemischen Analysen betreute, war bis Oktober 2022Leiterin der Arbeitsgruppe Molekulare Interaktionsökologie am iDiv.Danach übernahm sie die Leitung des Leibniz-Instituts fürGemüse- und Zierpflanzenbau (IGZ) in Großbeeren und hältgleichzeitig ihre Professur an der Universität Jena.

Diese Forschung wurde u.a. von der Deutschen Forschungsgemeinschaft(DFG; FZT-118) finanziert.
Sebastian Tilch

(MDC) – Wer zu viel Salz isst, schwächt die Energieversorgung von regulatorischen T-Zellen. Das kann sich auf Autoimmunität auswirken, berichtet ein internationales Team – darunter Dominik Müller – in „Cell Metabolism“. Denn wenn sie lahm gelegt sind, können Immunreaktionen aus dem Ruder laufen.

Eine salzreiche Ernährung, wie sie in vielen westlichen Gesellschaften üblich ist, beeinträchtigt nicht nur den Blutdruck und das Herz-Kreislauf-System. Sie kann auch negative Auswirkungen auf die Regulation des Immunsystems haben. Denn Salz bremst regulatorische T-Zellen aus, indem es ihren Energie-Metabolismus verschlechtert. Das berichtet ein internationales Forschungsteam, koordiniert von Wissenschaftler*innen des VIB Center für Entzündungsforschung und der Universität Hasselt in Belgien und dem Max Delbrück Center in Berlin im Fachmagazin „Cell Metabolism“. Die Ergebnisse könnten die Erforschung von Autoimmun- und kardiovaskulären Erkrankungen voranbringen.

Bereits vor einigen Jahren hat das belgisch-deutsche Team gezeigt, dass zu viel Salz in unserer Ernährung den Stoffwechsel und die Energiebilanz bestimmter Zellen des angeborenen Immunsystem negativ beeinflussen kann. Monozyten oder Makrophagen funktionieren dann nicht mehr richtig, weil Salz die Kraftwerke unserer Zellen schwächt, die Mitochondrien. Beteiligt an den Studien waren Professor Dominik Müller vom Max Delbrück Center und Experimental and Clinical Research Center, einer gemeinsamen Einrichtung von Charité – Universitätsmedizin Berlin und Max Delbrück Center, sowie Professor Markus Kleinewietfeld vom VIB Center für Entzündungsforschung und der Universität Hasselt in Belgien und ihre Kolleg*innen. Nun fragten sich die Forschungsgruppen, ob übermäßiger Salzkonsum bei Zellen des adaptiven Immunsystems wie den regulatorischen T-Zellen ein ähnliches Problem auslösen könnte.

Wichtige Immunregulatoren

Regulatorische T-Zellen, kurz Tregs genannt, sind ein wesentlicher Bestandteil des adaptiven Immunsystems. Sie erhalten das Gleichgewicht zwischen normaler Funktion und überschießender Entzündung. Manchmal werden sie als „Immunpolizei“ beschrieben, weil sie Übeltäter wie etwa aggressive Immunzellen, die sich gegen den eigenen Körper richten, in Schach halten. Sie sorgen dafür, dass Immunreaktionen kontrolliert ablaufen – ohne den Organismus zu schädigen.Eine Fehlfunktion der Tregs könnte dazu führen, dass sich Autoimmunkrankheiten wie Multiple Sklerose entwickeln. Erst kürzlich haben Wissenschaftler*innen gezeigt, dass die Mitochondrien der Tregs bei betroffenen Patient*innen schlechter arbeiten. Die Ursachen blieben jedoch unklar.

„Die Beobachtungen bei Autoimmunpatient*innen und unsere Ergebnisse, dass Salz die Funktion der Mitochondrien bei Monozyten und Makrophagen einschränkt, waren unser Ausgangspunkt. Wir haben wir uns gefragt, ob ähnliche Probleme in den Tregs gesunder Proband*innen auftreten können“, sagt Müller, Leiter der Arbeitsgruppe „Hypertonie-vermittelter Endorganschaden“ am Max Delbrück Center und am ECRC.

Aus früheren Untersuchungen geht zudem hervor, dass zu viel Salz die Treg-Funktion beeinträchtigen könnte, indem es einen autoimmunähnlichen Phänotyp hervorruft. Mit anderen Worten: Zu viel Salz lässt die Treg-Zellen eher wie diejenigen aussehen, die an Autoimmunerkrankungen beteiligt sind. Wie genau Salz die Treg-Funktionen beeinträchtigt, war jedoch noch nicht bekannt.

Salz stört die Zellkraftwerke der Tregs

Die aktuelle internationale Studie unter der Leitung von Kleinewietfeld und Müller mit den Erstautor*innen Dr. Beatriz Côrte-Real und Dr. Ibrahim Hamad – beide arbeiten am VIB-Zentrum für Entzündungsforschung und an der Universität Hasselt in Belgien – hat nun nachgewiesen: Salz stört die Treg-Funktion, indem es die Energieerzeugung in Mitochondrien hemmt und den zellulären Stoffwechsel verändert. Das Problem der Zellkraftwerke ist offenbar der erste Schritt, wie Salz die Treg-Funktion stört und zu Veränderungen in der Genexpression führt – ähnlich wie bei dysfunktionalen Tregs bei Autoimmunerkrankungen.

Selbst wenn die Mitochondrienfunktion nur kurz unterbrochen wurde, hatte dies in verschiedenen Versuchsmodellen langanhaltende Folgen für die Leistungsfähigkeit und die immunregulierende Kapazität der Tregs. Die neuen Erkenntnisse deuten darauf hin, dass Salz möglicherweise zu Fehlfunktionen der Tregs bei verschiedenen Krankheiten beiträgt. Das muss allerdings in weiteren Studien bestätigt werden.

„Die Faktoren und die molekularen Mechanismen besser zu verstehen, die zur Fehlfunktion der Tregs bei Autoimmunität beitragen, ist eine zentrale Frage auf diesem Gebiet. Da Tregs auch bei Krankheiten wie Krebs oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen eine Rolle spielen, könnte die Aufklärung solcher durch Salz ausgelösten Effekte neuartige Ansätze eröffnen, um die Treg-Funktion bei verschiedenen Krankheiten zu verändern“, sagt Kleinewietfeld, der das VIB-Labor für Translationale Immunmodulation leitet. „Es sind jedoch noch weitere Studien erforderlich, um die molekularen Mechanismen genauer zu verstehen und ihre potenziellen Zusammenhänge mit Krankheiten zu ergründen.“

Dr. Katrin Schmelz (44) hat sich schon zu Pandemiebeginn auf kontroverse Fragen zur Corona-Politik eingelassen. Mit ihren Erkenntnissen zur Akzeptanz von freiwilligen oder verpflichtenden Maßnahmen begab sie sich in ca. 300 internationalen Medienauftritten in die hitzigen Diskussionen entgegengesetzter Corona-Standpunkte, allen voran zur Impfpflicht. Ihre Forschung stellt die Grundannahmen ihrer Disziplin in Frage: Sie zeigt, dass äußere Anreize und Pflichten manchmal kontraproduktiv sein können, weil Menschen soziale Motivationen haben, die durch Anreize und Druck untergraben werden können. Schmelz bringt psychologische Erkenntnisse und unkonventionelle Fragen in die Wirtschaftswissenschaften ein. Ihre Forschung trägt zu einem neuen Verhaltensmodell für die Politikgestaltung bei. Dabei ist es ihr Anliegen, wissenschaftsbasierte politische Entscheidungen zu ermöglichen und deren Akzeptanz in der Öffentlichkeit zu verbessern. Ihre empirischen Ergebnisse lösten sowohl bei Befürworter:innen als auch bei Gegner:innen der Corona-Regeln Unmut aus, was in persönlichen Beschimpfungen und Bedrohungen aus beiden Lagern gipfelte. Katrin Schmelz sagt: „Die Leute wollten, dass ich mich positioniere. Meine Forschung hat aber sowohl das Pro als auch das Contra der Maßnahmen aufgezeigt, insbesondere bei der Impfpflicht. Ich bin Wissenschaftlerin und keine Politikerin. Politiker:innen und Bürger:innen brauchen fundierte wissenschaftliche Erkenntnisse, um zu verstehen und abwägen zu können, welche Auswirkungen die zur Debatte stehenden Maßnahmen haben. Das gilt auch für andere gesellschaftliche Herausforderungen wie den Klimawandel. Deshalb müssen wir die entscheidenden Fragen stellen und die Wahrheiten, die unsere Forschung hervorbringt, vermitteln, auch wenn sie manchmal unbequem sind.“

Dr. Katrin Schmelz, Uni Konstanz (und Thurgauer Wirtschaftsinstitut)

(pte) – Ingenieure der University of Arizona haben eine neue Art von Herzschrittmacher entwickelt, der das Herz wie die Blütenblätter einer Blume umhüllt, keine Schmerzen verursacht, wenn er aufgrund von Unregelmäßigkeiten korrigierend eingreift, und zudem keine Batterie benötigt.

Muskelzellen im Visier

Das Gerät verwendet Licht und eine Technik namens Optogenetik. Diese zielt nur auf Kardiomyozyten ab, die Zellen des Muskels, die die Kontraktion auslösen, also den Herzschlag. Schmerzempfindliche Bereiche werden nicht berührt. Diese Architektur ermöglicht es dem Herzschrittmacher auch, auf verschiedene Arten von Unregelmäßigkeiten angemessener zu reagieren. Zum Beispiel schlagen während des Vorhofflimmerns die oberen und unteren Kammern des Herzens asynchron. Die Rolle des Herzschrittmachers besteht dann darin, die beiden Teile wieder in Einklang zu bringen.

„Während wir im Moment das ganze Herz schocken müssen, damit das gelingt, können diese neuen Geräte viel präziser zielen, was die Defibrillation sowohl effektiver als auch weniger schmerzhaft macht“, sagt Igor Efimov, Biomedizintechniker der Northwestern University, der die Geräte im Labor getestet hat. „Diese Technologie könnte Patienten auf der ganzen Welt das Leben erleichtern und gleichzeitig Wissenschaftlern und Ärzten helfen, mehr über die Überwachung und Behandlung der Krankheit zu erfahren.“

Blaue LEDs liefern das Licht

Das benötigte blaue Licht liefern winzige Leuchtdioden, die ihren Strom aus einem thermoelektrischen Generator beziehen, der die Körperwärme zur Stromerzeugung nutzt. Das neue Schrittmachermodell besteht aus vier blütenblattartigen Strukturen aus dünner, flexibler Folie, die Lichtquellen und einen Sensor enthalten, der den Herzschlag überwacht. Die Blütenblätter hüllen das Herz ein.

„Aktuelle Herzschrittmacher lösen einen elektrischen Impuls aus, wenn das Herz arhythmisch zu schlagen beginnt. Unser Gerät verfügt dagegen über einen Computer, der mit verschiedenen Algorithmen gefüttert ist, die je nach Art der Störung unterschiedliche Zellen mit Licht gezielt aktivieren“, sagt Entwickler Philipp Gutruf.

(pte) – Mit dem Medikament NMT5, das von der US-Zulassungsbehörde Food and Drug Administration http://fda.gov für neurologische Erkrankungen bereits zugelassen ist, lässt sich das COVID-19-Virus voraussichtlich entschärfen, sagen Forscher von Scripps Research http://scripps.edu , einer medizinischen Forschungseinrichtung mit Schwerpunkt Biomedizin und Chemie.

Anklammern ist nicht mehr

NMT5 klammert sich an den Virus. Wenn es derart ausgestattet angreift, verändert sich der menschliche ACE2-Rezeptor, an den sich das Spike-Protein des Coronavirus normalerweise klammert, um in Zellen einzudringen und sie zu infizieren. Die Änderung verhindert diesen Klammerprozess, das Virus kann nicht mehr in die Zelle eindringen. Greift das Virus nicht an, funktioniert der Rezeptor wie gewohnt. Er hat eine ganze Reihe von Funktionen, die für den menschlichen Körper wichtig sind.

„Das Schöne an diesem Medikament ist, dass wir das Virus tatsächlich gegen sich selbst wenden. Es ist unsere Rache am Virus“, so Scripps-Forscher Stuart Lipton. Vor der Pandemie hatten Lipton und seine Kollegen lange Zeit Variationen des Medikaments Memantin untersucht, das Lipton in den 1990er-Jahren zur Behandlung neurologischer Erkrankungen wie Alzheimer entwickelt hatte. Während Memantin aus einem Anti-Influenza-Medikament stammte, das in den 1960er-Jahren verwendet wurde, begannen Kliniker, es auf seine Wirkung auf andere Krankheiten zu untersuchen, nachdem sie bemerkt hatten, dass es einer Frau mit Parkinson-Symptomen besser ging, als sie das Medikament gegen Grippe einnahm.

Medikament mit „Sprengköpfen“

„Mein Team hat diese antiviralen Medikamente für das Gehirn verbessert, und als COVID-19 auftauchte, fragten wir uns, ob es nicht auch hier helfen könnte“, sagt Lipton. Das Team hat daraufhin eine ganze Reihe von Wirkstoffen getestet, die Memantin ähneln, aber mit zusätzlichen pharmakologischen Sprengköpfen ausgestattet sind. Sie identifizierten den Wirkstoffkandidaten NMT5, bei dem sie zwei Schlüsseleigenschaften vermuteten. Er könnte eine Pore auf der Oberfläche des Coronavirus erkennen und sich daran anheften, und er könnte menschliches ACE2 chemisch modifizieren, indem es ein Fragment von Nitroglycerin als „Sprengkopf“ nutzt. Letzteres stellte sich als richtig heraus. Das Virus transportierte höchstpersönlich eine Chemikalie, die seinen eigenen Untergang bedeutete.

(BMBF) – Heute wurden die Zwischenergebnisse der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten IMMUNEBRIDGE-Studie zum Immunisierungsgrad in der Bevölkerung gegen SARS-CoV-2 veröffentlicht. Die Studie wird im Rahmen des Netzwerks Universitätsmedizin durchgeführt.

Dazu erklärt Bundesforschungsministerin Bettina Stark-Watzinger:

„Die Immunitätsstudie ist ein wesentlicher Beitrag zur Verbesserung der Corona-Datenlage. Sie zeigt, wie wichtig die Wissenschaft zur Bewältigung der Pandemie ist. Die gute Nachricht: 95 Prozent der Bevölkerung besitzen bereits Antikörper gegen das Coronavirus. Das zeigen die Zwischenergebnisse der Studie, die vom Bundesforschungsministerium mit rund drei Millionen Euro gefördert wird. Demnach ist ein Großteil der Menschen in Deutschland im kommenden Herbst und Winter moderat bis gut gegen schwere Corona-Verläufe geschützt. Dank der Studiendaten können Modelle verbessert werden, um verschiedene Pandemie-Szenarien zu simulieren. Auch diese zeigen, dass wir gut für den Herbst und Winter aufgestellt sind. Mit Blick auf den Entscheidungsspielraum der Länder heißt das: Sie müssen nur dann auf zusätzliche Schutzmaßnahmen nach dem Infektionsschutzgesetz zurückgreifen, falls sich eine neue, gefährlichere Variante durchsetzen sollte. Mein Dank gilt allen beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die in so kurzer Zeit eine große Forschungsleistung erbracht haben.:

IMMUNEBRIDGE-Sprecherin Prof. Dr. Sabine Blaschke, Zentrale Notaufnahme, Universitätsmedizin Göttingen, ergänzt:

„Die IMMUNEBRIDGE-Studie liefert mit den Antikörperuntersuchungen und Datenerhebungen zu Impfungen und Infektionen hochrelevante Informationen zum bestehenden Immunitätsschutz vor schweren Verläufen sowie Infektion im Kontext der Corona-Pandemie in Deutschland. Mit den Analysen in populationsbasierten Kohortenstudien, der Querschnittstudie GUIDE und der IMMUNEBRIDGE_ED Studie in der Notaufnahme wird dabei das gesamte Spektrum von der Allgemeinbevölkerung über Kinder und Jugendliche bis hin zu den vulnerablen Risikogruppen infektionsepidemiologisch erfasst. Auf diese Weise können die Ergebnisse der IMMUNEBRIDGE Studie einen wichtigen Beitrag zur Pandemiesteuerung in Deutschland leisten.“

IMMUNEBRIDGE-Sprecher Prof. Dr. Hendrik Streeck, Institut für Virologie, Universitätsklinik Bonn, ergänzt:

„Die Studie zeigt eindrucksvoll, wie effektiv eine Vernetzung der Wissenschaft in Deutschland funktionieren kann, insbesondere auch weil diese Ergebnisse nachhaltig für weitere Projekte einsetzbar sind. 95 Prozent der Bürgerinnen und Bürger hierzulande haben inzwischen eine Grundimmunität entwickelt. Dies bedeutet in der Pandemie-Bekämpfung, dass Infektionszahlen nicht mehr in erster Linie ausschlaggebend sind, sondern wie viele Patienten im Krankenhaus ‚mit‘ Corona behandelt werden. Die Daten zeigen aber auch, dass wir eine deutliche Immunitätslücke in den Risikogruppen haben und das Impfkampagnen bei über 70-Jährigen dringend notwendig sind.

Hintergrund

Die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte IMMUNEBRIDGE-Studie erfasst kurzfristig valide und repräsentative Daten zum Immunisierungsgrad in der deutschen Bevölkerung und ermöglichst so eine Abschätzung der Krankheitslast für den Herbst und Winter 2022. Für die nun vorliegenden Zwischenergebnisse wurden die Daten von >25.000 Teilnehmenden aus acht verschiedenen Studien eingeschlossen.

Modellierungen des Pandemieverlaufs sind wichtig, um Infektionswellen frühzeitig erkennen und einschätzen zu können. Deshalb fördert das BMBF bis 2025 sieben interdisziplinäre Modellierungsverbünde mit über 15 Millionen Euro. Ziel ist es, Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit dem Forschungsschwerpunkt Modellierung untereinander zu vernetzen sowie die interdisziplinäre Zusammenarbeit mit relevanten Fachdisziplinen wie Virologie und Epidemiologie zu intensivieren.

Das Netzwerk Universitätsmedizin (NUM) wurde im April 2020 als Reaktion auf die Corona-Pandemie vom BMBF gegründet. Ziel des NUM ist es, die Corona-Forschung an allen 36 Universitätskliniken in Deutschland zu koordinieren. Es handelt sich um eine bislang einzigartige Initiative zur bundesweiten Vernetzung und Bündelung von Kompetenzen, Ressourcen und Forschungsaktivitäten.

(pte) – Unzählige Menschen könnten bei Blutungen dank eines neuen medizinischen Klebers von Forschern der McGill University gerettet werden. Entwickelt wurde er nach dem Vorbild der Strukturen von Muscheln und Plattwürmern. „Wenn unser Klebstoff auf die Wunde aufgetragen wird, saugt er Blut auf, reinigt die Oberfläche für die Adhäsion und verbindet sich mit dem Gewebe, das eine physische Abdichtung darstellt“, so Forschungsleiter Lianyu Li vom Department of Mechanical Engineering.

Der neue Kleber haftet immer

„Der gesamte Applikationsprozess ist schnell und druckfrei – im Gegensatz zu Druckverbänden, die oft lebensbedrohlich sind“, ergänzt Lis Schüler Guangyu Bao. Jedes Jahr sterben weltweit rund zwei Mio. Menschen an Blutungen oder Blutverlust. Unkontrollierte Blutungen machen mehr als 30 Prozent der traumatischen Todesfälle aus. Um die Blutung zu stoppen, üben Ärzte oft Druck auf die Wunde aus und versiegeln die Stelle mit medizinischem Klebstoff. Schwierig wird es, wenn Druck die Dinge noch schlimmer macht oder die Oberfläche der Wunde zu blutig für Klebstoff ist. Der neue Kleber haftet in jedem Fall, heißt es.

Bei der Prüfung der neuen Technologie haben die Wissenschaftler herausgefunden, dass der Klebstoff zusätzlich die Blutgerinnung fördert. Der neue Klebstoff kann nach einer Weile entfernt werden, ohne dass es zu erneuten Blutungen kommt. „Unser Material zeigt eine viel bessere Wirkung als andere kommerzielle Produkte. Außer zum Stillen von Blutungen könnte unser Kleber eines Tages Wundnähte ersetzen und die Entwicklung von neuen Medikamenten ermöglichen, um therapeutische Wirkungen zu erzielen“, verdeutlicht Li abschließend.

Schutz vor Corona: Erfahrung ist beim Immunsystem nicht immer ein Vorteil

(PMI) – Bei der Corona-Impfung basiert eine gute Impfreaktion auf naiven Immunzellen, bereits existierende Gedächtniszellen sind eher nachteilig, wie ein Forschungsteam des Exzellenzclusters PMI zeigt.

Wer viele Infektionen mit gewöhnlichen Erkältungsviren durchgemacht hat, die ja auch zu den Coronaviren zählen, steht dadurch nicht besser da, was die Bekämpfung von COVID-19 angeht, sowohl nach Infektion mit SARS-CoV-2 als auch nach einer Corona-Impfung. „Wir haben bereits 2020 gezeigt, dass ein früherer Kontakt mit Erkältungsviren keinen Schutz vor COVID-19 bietet. In der Folgestudie konnten wir jetzt zeigen, dass dies auch für die Qualität der Impfreaktion nicht vorteilhaft ist“, erklärt Professorin Petra Bacher vom Institut für Immunologie der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und dem Universitätsklinikum Schleswig-Holstein (UKSH), Campus Kiel. Gemeinsam mit Professor Alexander Scheffold, dem Leiter des Instituts für Immunologie, und weiteren Kolleginnen und Kollegen des Exzellenzclusters „Precision Medicine in Chronic Inflammation“ (PMI) aus Kiel analysierte die Immunologin Blutproben von gesunden Personen vor und nach der Corona-Impfung. Das Ergebnis der jetzt in Immunity publizierten Studie: „Eine gute Immunantwort kommt aus dem naiven Repertoire an T-Zellen. Bereits vorhandene T-Gedächtniszellen, die SARS-CoV-2 erkennen, haben eher einen negativen Effekt.“ Das könnte erklären, warum bei alten Menschen die Immunreaktion nach Infektion oder Impfung oft schlechter verläuft.

Was macht eine gute Impfantwort aus?

T-Zellen, genau genommen, T-Helferzellen, sind die zentralen Organisatoren von Immunantworten. Jede einzelne erkennt über ihren „T-Zell-Rezeptor“ einen spezifischen Krankheitserreger. Naive T-Zellen, hatten noch keinen Kontakt mit einem Erreger. Bei einer Infektion oder Impfung werden nur die Erreger-spezifischen T-Zellen aktiviert und können sich zu Gedächtniszellen umwandeln. Diese sorgen bei erneutem Kontakt mit dem Erreger für eine schnelle Immunreaktion, das Prinzip der Impfung. Man findet aber im Blut von Menschen, die weder geimpft sind noch infiziert waren auch Gedächtniszellen, die auf SARS-CoV-2 reagieren können, die aber aus Infektionen mit anderen Erregern stammen. Ein Phänomen, das Kreuzreaktivität genannt wird und das bisher als protektiv betrachtet wurde. „Wir haben uns gefragt, ob Gedächtniszellen, die bereits gegen einen ähnlichen Erreger wir SARS-CoV-2 reagiert haben, zum Beispiel ein Schnupfenvirus, tatsächlich die Reaktion auf die Corona-Impfung verbessern. Oder ob es wichtiger ist, viele naive Zellen gegen SARS-CoV-2 zu haben, die sich spezifisch auf den neuen Erreger einstellen können. Das ist in der Regel bei jungen Menschen der Fall, die meist gut mit Infektionen und Impfungen zurechtkommen“, verdeutlicht Bacher, die den Dorothea-Erxleben-Forscherinnenpreis 2021 des Exzellenzclusters PMI erhalten hat und das Preisgeld in dieses Projekt steckte.

Für die aktuelle Studie wurde das Blut von 50 gesunden Personen vor der Corona-Impfung sowie mehrere Wochen nach der ersten und zweiten Impfung analysiert. Eine vorhergehende Corona-Infektion wurde ausgeschlossen. Durch eine spezielle Technik, die sogenannte Antigen-reaktive-T-Zell-Anreicherung, können ganz gezielt die Zellen untersucht werden, die auf den Impfstoff reagieren. Bacher: „Wir sortieren die Zellen heraus, die auf SARS-CoV-2 reagieren, denn nur die entscheiden über die Immunantwort. Über den T-Zell-Rezeptor können wir feststellen, ob die Zellen aus dem naiven Repertoire stammen oder aus dem Gedächtnis-Repertoire.“ Die Ergebnisse dieser Analyse wurden mit der Qualität der Impfantwort in Beziehung gesetzt.

Impferfolg bei über 80-Jährigen nicht so gut

Das Ergebnis der Untersuchung war, so Bacher, „Bereits vorhandene Gedächtnis-T-Zellen tragen nicht zu einer qualitativ hochwertigen Immunantwort bei. Eher im Gegenteil. Eine sehr gute Immunantwort kommt aus dem naiven Repertoire.“ Bei den über 80-jährigen zeigte sich eine insgesamt schwächere Reaktion. Die Impfung führte bei ihnen nur zu einem geringen Anstieg der SARS-CoV-2 spezifischen T-Zellen. „Wir zeigen, dass bei Älteren die wenigen naiven T-Zellen, die im höheren Alter noch übrig sind, nicht mehr so gut aktiviert werden können. Aber auch die stark vorhandenen Gedächtniszellen tragen bei Älteren nicht positiv zur Impfantwort bei.“ Dieser Defekt im Immunsystem von alten Menschen lasse sich zwar mit weiteren Auffrischimpfungen mildern aber nicht ausgleichen. Trotz Impfungen bleiben hochbetagte Menschen eine vulnerable Gruppe. „Wir müssen uns bewusst machen, dass es immer noch eine Gruppe gibt, die gefährdet ist. Das betrifft überwiegend die Älteren, deren Immunsystem nicht mit diesem „neuen“ Erreger zurechtkommt. Aber auch bei jungen Menschen gibt es welche mit schlechter Impfantwort. Das sieht man auch daran, dass trotz Impfung immer noch schwere Verläufe vorkommen“, ergänzt Alexander Scheffold.

Impfschutz – Antikörperwerte sind nicht aussagekräftig

Wie gut und wie lange die Impfung im Einzelfall vor einer Infektion mit Corona schützt, lässt sich nach wie vor durch Blutuntersuchungen nicht zuverlässig feststellen. Die Messung spezifischer Antikörper gegen den Erreger ist nicht wirklich aussagekräftig. Denn es ist nicht bekannt, ab welchem Wert ein ausreichender Immunschutz vorliegt. Bacher: „Im Immunsystem gibt es keine klaren Grenzen. Welcher Faktor entscheidend ist, kann von Mensch zu Mensch verschieden sein. Insgesamt tragen viele Faktoren zum Infektionsschutz bei, neben den Antikörpern eben vor allem die T-Zellen“. Die in der Studie angewandten T-Zelluntersuchungen sind aber für die klinische Anwendung noch viel zu aufwändig. Hier muss noch einiges in Forschung und Entwicklung investiert werden, um diese Organisatoren der Immunantwort auch im klinischen Alltag bestimmen zu können, nicht nur für SARS-CoV-2. Die Notwendigkeit aber hat die Corona-Epidemie klar vor Augen geführt.

(pte) – Rund fünf Prozent der Erwachsenen entwickeln nach einer Infektion mit COVID-19 lang anhaltende Veränderungen ihres Geruchs- oder Geschmackssinns, wie eine Studie unter der Leitung der NUS Yong Loo Lin School of Medicine http://medicine.nus.edu.sg zeigt. Mit derzeit mehr als 550 Mio. bestätigten Fällen leiden mindestens 15 Mio. und zwölf Mio. erwachsene Patienten respektive an langfristigen Problemen mit dem Geruchs- und Geschmackssinn. Aufgrund der großen Auswirkungen, die ein derartiger Verlust auf die Lebensqualität und die Gesundheit allgemein haben kann, dürfte diese Entwicklung zur steigenden Belastung durch Long Covid beitragen.

18 Studien ausgewertet

Veränderungen beim Geruchs- und Geschmackssinn sind bei Patienten mit COVID-19 weitverbreitet. 40 bis 50 Prozent der Betroffenen berichten weltweit von diesen Symptomen. Wenig ist jedoch über den klinischen Verlauf dieser Symptome bekannt oder wie viele Patienten unter anhaltenden Problemen leiden. Um diese Wissenslücke zu schließen, hat das internationale Team Datenbanken in Hinblick auf Studien in diesem Bereich ausgewertet. Insgesamt entsprachen 18 Beobachtungsstudien mit 3.699 Patienten den Kriterien. Vier der Studien wurden im Umfeld von Gemeinden und 14 Studien im Umfeld von Krankenhäusern durchgeführt.

Die Forscher haben das mathematische Verfahren des „Cure Modelling“ genutzt, um die Selbstangaben zur Wiedererlangung des Geruchs- und Geschmackssinns zu schätzen und die Schlüsselfaktoren in Zusammenhang mit der Dauer und Wahrscheinlichkeit der Wiederherstellung zu identifizieren. Der Verlust des Geruchssinns dürfte demnach bei 5,6 Prozent der Patienten anhaltend sein. 4,4 Prozent der Betroffenen dürften den Geschmackssinn auf Dauer verlieren. 30 Tage nach der anfänglichen Infektion gaben nur 74 Prozent der Patienten an, den Geruchssinn wiedererlangt zu haben. Bei 79 Prozent der Betroffenen war der Geschmackssinn wiedergekehrt. Die Erholungsraten nahmen mit jedem Monat, der verging, zu. Sie erreichten nach sechs Monaten mit 96 Prozent einen Gipfel beim Geruchssinn und 98 Prozent beim Geschmackssinn.

Wahre Belastung größer

Frauen erlangen ihren Geruchs- und Geschmackssinn weniger wahrscheinlich als Männer. Patienten mit einer größeren anfänglichen Schwere des Geruchssinns und jene Betroffenen mit einer Verstopfung der Nase erlangten ihren Geruchssinn weniger wahrscheinlich wieder. Die Forscher räumen mehrere Einschränkungen bei ihrer Analyse ein. Zum Beispiel waren die ausgewerteten Studien in Hinblick auf die Qualität unterschiedlich und beruhen auf den eigenen Angaben der Studienteilnehmer. Es sei daher denkbar, dass die Erholung überschätzt worden sei und die wahre Belastung durch die Einschränkung des Geruchs- und Geschmackssinns noch größer sein dürfte.

Bei den meisten Patienten sei, so die Studie, zu erwarten, dass sie ihren Geruchs- und Geschmackssinn innerhalb der ersten drei Monate wiedererlangen. „Ein große Gruppe von Patienten dürfte aber eine anhaltende Dysfunktion entwickeln, die rechtzeitig erkannt, personalisiert behandelt und langfristig begleitet werden muss“, heißt es. Auf diese Herausforderung müsste sich auch die Medizin vorbereiten, denn die Gesundheitssysteme seien nicht darauf ausgerichtet, warnen Experten in einem Editorial. Die Forschungsergebnisse wurden im „BMJ“ veröffentlicht.