(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.

Schon 1980 habe ich im Zusammenhang mit meinen Fernsehsendungen vermutet, dass die Darmflora entscheidend für die individuelle Gesundheit ist. Deshalb habe ich seinerzeit mit einer dänischen Biotechnologie-Firma eine bestimmte Zusammensetzung von gefriergetrockneten Bakterien zur Zubereitung von probiotischem Joghurt entwickelt.
ich nannte es damals Labida, weil das Bifido-Bacterium das auch schon im Kinderdarm vorhanden ist, eine entscheidende Rolle dabei spielt. Labida ist die Abkürzung von Lactobacillus bifido und für den Darm.
Ich wies ganz entscheidend darauf hin, dass dies meine eigenen „Studien“ wären, dass sie aber bereits in einigen Forschungsansätzen dafür Bestätigung gefunden hatte.

Heute ist diese Forschung weit fortgeschritten und hat meine damaligen instinktiven Überlegungen voll bestätigt.
Jean Pütz

(Uni Kiel) – Forschungsteam des SFB 1182 findet in großer Genomstudie Hinweise, die auf einen bestimmenden Einfluss des Genoms auf die Zusammensetzung der mikrobiellen Besiedlung eines Organismus hindeuten

Mikroorganismen sind an beinahe allen Lebensprozessen auf der Erde beteiligt. Als wichtiger Bestandteil eines Metaorganismus, also der Gemeinschaft eines Lebewesens mit besiedelnden Mikroorganismen, sind sie ein zentraler Baustein des Lebens auf unserem Planeten und von großer Bedeutung für die Gesundheit von Mensch, Tier und Pflanze. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erforschen unter anderem an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) seit einigen Jahren, inwiefern die Mikroorganismen, die im menschlichen Darm leben, das sogenannte Mikrobiom, an der Steuerung vielfältiger Lebensprozesse und auch der Entstehung von Krankheiten beteiligt sind.

Die Rolle des Genoms in diesem Gefüge, also ob und wie die individuelle Genetik eines Lebewesens die Zusammensetzung des Mikrobioms beeinflusst, wird zurzeit intensiv erforscht. Der Einfluss genetischer Variationen ist schwer von weiteren regulierenden Faktoren zu trennen, zum Beispiel Änderungen bestimmter Umweltbedingungen in der Umgebung eines Metaorganismus. Forschende aus der Arbeitsgruppe Evolutionäre Medizin an der CAU und dem Plöner Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie (MPI-EB) um Professor John Baines haben gemeinsam mit Dr. Leslie Turner von der britischen Universität Bath diesen Zusammenhang nun im Rahmen des Sonderforschungsbereichs (SFB) 1182 „Entstehen und Funktionieren von Metaorganismen“ in einer sogenannten genomweiten Assoziationsstudie (GWAS) untersucht. Am Beispiel von Hybriden zweier Unterarten der Hausmaus haben sie 428 Regionen im Maus-Genom gefunden, die in einer signifikanten Beziehung zum Vorkommen von 120 verschiedenen Bakterienarten im Darm stehen. Weiterhin fanden sie Hinweise, dass das Vorkommen unterschiedlicher Bakterienarten im Maus-Mikrobiom an die Nachkommen vererbt werden kann. Diese vererbbaren Bakterienarten treten offenbar dann mit größerer Wahrscheinlichkeit zusammen auf, wenn sich die Maus und eine bestimmte Bakterienart gemeinsam diversifizieren und dies in einer deckungsgleichen evolutionären Entwicklung resultiert. Die neuen Ergebnisse veröffentlichte das internationale Forschungsteam kürzlich in der Fachzeitschrift eLife.

Eine Landkarte Mikrobiom-assoziierter Gene
Die neuen Arbeit der SFB 1182-Forschenden basiert auf zwei in der Natur vorkommenden Unterarten der Hausmaus, die aus der sogenannten zentraleuropäischen Hybridzone stammen: Mus musculus musculus und Mus musculus domesticus leben dort in einem gemeinsamen Lebensraum und können sich teilweise untereinander kreuzen, so dass an ihrem Bespiel die Effekte der genetischen Differenzierung auf die Zusammensetzung des Mikrobioms besonders gut beobachtet werden können. Das Forschungsteam untersuchte von diesen Wildtieren abstammende sogenannte Inzuchtlinien, die noch eine weitgehend natürliche Mikrobiomvielfalt besaßen, und analysierte deren Darmschleimhaut in ihrer GWAS-Studie.

„Der Vorteil unserer Arbeit mit diesen hybriden Mäusen ist, dass sie aufgrund der vielen Generationen natürlicher Kreuzungen im Vergleich zu den üblicherweise verwendeten Labortieren eine größere genetische Vielfalt aufweisen. Wir haben uns auf Bakterien konzentriert, die an der Zellwand des Darms haften, da diese eher das Ergebnis von Interaktionen mit dem Wirt widerspiegeln. Der Einfluss von Genen auf die mikrobielle Besiedlung des Darms lässt sich daher am besten dort untersuchen“, sagt Dr. Shauni Doms, SFB 1182-Mitglied und wissenschaftliche Mitarbeiterin in Baines‘ Arbeitsgruppe. „Unsere genetische Kartierung ergab über 400 Genregionen, die im Zusammenhang mit Häufigkeits-Veränderungen von rund 120 verschiedenen Bakterienarten innerhalb des Mikrobiom stehen. Diese große Anzahl konnten wir auf rund 80 sogenannte wahrscheinliche Kandidatengene eingrenzen. Darunter waren viele, von denen eine Beteiligung an der Erkennung von und der Kommunikation mit den Mikroorganismen bekannt ist“, so Doms weiter.

Gemeinsame Evolution von Wirtslebewesen und Mikroorganismen
Die Tatsache, dass es sich bei den Mäusen um eine neu entstehende Art handelt, ermöglichte zudem, die Rolle des Wirtsgenoms auf Veränderungen des Mikrobioms an der Schnittstelle von Unterschieden innerhalb und zwischen den Arten zu untersuchen. „Dazu haben wir die sogenannten Erblichkeitsschätzungen für jede Bakterienart berechnet und konnten zeigen, dass mehrere Arten signifikant erblich sind. Anschließend haben wir getestet, ob diese Erblichkeitsschätzungen mit der jeweiligen sogenannten Ko-Artbildungsrate zusammenhängen. Dabei haben wir haben festgestellt, dass Bakterienarten, die sich parallel mit ihren Wirtslebewesen im Artbildungsprozess befinden, eine größere Abhängigkeit von Wirtsgenen aufweisen“, so Co-Autorin Turner, Dozentin an der Universität Bath.

Ein erheblicher Teil der mikrobiellen Arten ist also offenbar an die nachfolgenden Generationen vererbbar, was eine Grundlage für die genetische und mikrobielle Diversifizierung in den frühen Stadien der Artbildung bilden könnte. „Dies deutet möglicherweise darauf hin, dass diese Vererbung eine längere Geschichte der Anpassung des Wirts an die parallel in der Artbildung befindlichen Bakterien widerspiegelt. Insgesamt ist unsere Studie die erste, die eine Beziehung zwischen der Vererbbarkeit und dem Grad der Diversifizierung von Bakterien mit ihren Wirten während des Artbildungsprozesses herstellt“, betont Turner.

Neue Ansätze zur Erforschung Mikrobiom-assoziierter Krankheitsursachen
Um zudem mögliche Zusammenhänge mit der Krankheitsentstehung zu untersuchen, suchte das Forschungsteam im Genom der Tiere anschließend nach bereits bekannten mit menschlichen Krankheiten wie Chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (CED) oder psychischen Störungen in Zusammenhang stehenden Genen. „In den Bereichen des Wirtsgenoms, die mit der mikrobiellen Besiedlung des Darms in Verbindung stehen, fanden wir tatsächlich eine Anhäufung solcher Gene”, betont Baines.

Damit eröffnen sich neue Forschungsansätze, denen Baines mit seinem Team unter anderem in einer geplanten dritten Phase der Förderung des SFB 1182 durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) nachgehen möchte. „Das Verständnis der Kräfte, die die Variation in wirtsassoziierten bakteriellen Gemeinschaften innerhalb der Wirtsspezies bestimmen, ist der Schlüssel zum besseren Verständnis der Evolution und der Funktion aber auch der Störung von Metaorganismen. Unsere Studie zur genetischen Architektur der Interaktion von Wirten und Mikroorganismen liefert dazu wichtige neue Perspektiven“, fasst SFB 1182-Projektleiter Baines zusammen.

Persönlich begrüße ich diese technische Innovation, weil viel zu wenig in der Öffentlichkeit bekannt ist, dass ältere Menschen große akustische Probleme haben, wenn mehrere externe Schallquellen vorhanden sind. Das gilt auch für Hall und störende Nebengeräusche. Je lauter die sich bemerkbar machen, um so unverständlicher sind manche Wörter. Das ist ein großes Problem für ältere Menschen. Ich will hoffen, dass die im folgenden Text beschriebene Entwicklung entsprechend miniaturisiert in Hörhilfen integriert werden kann.

Das wäre eine große Hilfe bei Altersschwerhörigkeit.

Jean Pütz

(pte) – Ein innovatives Filterelement für Kopfhörer lässt den Träger unterscheiden, ob sich eine externe Schallquelle von vorne oder von hinten nähert. Mit dem von Forschern der Universität Ulm http://uni-ulm.de entwickelten Filterelement lassen sich externe Schallquellen oder generell Geräusche in der vertikalen Ebene lokalisieren.

Mehrdeutigkeiten reduziert

Das neuartige Filterelement ist laut den Experten ähnlich dem menschlichen Gehör an der Außenfläche des Kopfhörers um den Mikrofoneingang herum angeordnet. Es reduziert Mehrdeutigkeiten der Geräusche aus unterschiedlichen Richtungen, insbesondere aus vertikalen Richtungen, unabhängig von ihrer spektralen Zusammensetzung.

Die Außenfläche ist mit spezifisch geformten Strukturen versehen. Diese verändern den Außenschall in seiner spektralen Zusammensetzung so, dass räumlich abhängige Frequenzmodulationen entstehen. Die daraus resultierenden „head-related transfer functions“ ermöglichen eine präzise Lokalisierung der Schallquelle in der vertikalen Ebene und die Auflösung von Mehrdeutigkeiten, die sich aus horizontalen Lokalisierungsmerkmalen ergeben.

Keine „front-back confusion“

Auf diese Weise wird die sogenannte „front-back confusion“ vermieden. Der Träger kann dann jede Geräuschquelle in der Umgebung genau lokalisieren, insbesondere auditorische Objekte in seinem „toten Winkel“. Den Entwicklern nach lassen sich die Filterelemente in alle Arten von Kopfhörern einbauen, wie ohrumschließenden, supra-auralen und auch in In-Ear-Kopfhörern, Headsets oder Knochenleitungs-Kopfhörern, um die „front-back confusion“ zu vermeiden.

(pte) – Männliche Sexualhormone beeinträchtigen die Fähigkeit des Körpers, eine Erkrankung mit Blasenkrebs zu bekämpfen. Dieser Umstand erklärt wahrscheinlich, warum Männer häufiger an dieser Krebsart erkranken und an den Folgen sterben, wie eine Studie von Cedars-Sinai Cancer http://www.cedars-sinai.edu zeigt. Die in „Science Immunology“ veröffentlichten Ergebnisse könnten einen entscheidenden Fortschritt bei der Erforschung der Ungleichheiten beim Auftreten, der Prognose und in der Behandlung von Frauen und Männern mit sich bringen.

Geschlecht sehr relevant

Männer erkranken eher an den meisten Arten von Krebs. Das zeigt sich vor allem bei Blasenkrebs. Männer erwischt diese Krebsart drei bis fünf Mal so wahrscheinlich wie Frauen. Laut Seniorautor Xue Li wurde in der Vergangenheit angenommen, dass Männer öfter aufgrund ihres Verhaltens, wie etwa dem Rauchen, erkranken. „Wir haben beobachtet, dass die Biologie des Geschlechts und nicht nur das Verhalten ein wichtiger Faktor bei der Entstehung von Krebs ist.“ Androgene sind die Sexualhormone, die bei Männern in größerer Menge produziert werden. Sie fördern die Entwicklung des Fortpflanzungssystems.

Die Forscher haben herausgefunden, dass Androgene das adaptive Immunsystem beeinträchtigen, das über Zellen verfügt, die sich daran erinnern, wie auf Krankheitserreger zu reagieren ist, mit denen der Körper bereits in Kontakt gekommen ist. Androgene scheinen die Aktivität der Tumore abtötenden CD8+T-Zellen zu blockieren. Das Team hat ein Modell von Blasenkrebs an Mäusen untersucht, bei denen die aggressiveren Tumore auch bei den männlichen Tieren auftreten, um das beim Menschen auftretende Krankheitsgeschehen nachzuahmen.

CD8+T-Zellen sequenziert

In der Studie wurde mit der Entfernung verschiedener Immunzellen bei Mäusen beider Geschlechter experimentiert. Nachdem das Team die CD8+T-Zellen entfernt hat, verschwanden auch die Unterschiede der Schwere der Erkrankung bei männlichen und weiblichen Tieren. Das legt nahe, dass die Art und Weise, wie Androgene mit den CD8+T-Zellen interagieren, zu den Geschlechtsunterschieden bei Blasenkrebs beiträgt. Außerdem hat sich bei Mäusen mit höheren Werten bei den Androgenen ein aggressiveres Wachstum der Tumore gezeigt.

Laut Li zeigt die genetische Sequenzierung der CD8+T-Zellen von Tumoren die größte Überraschung. „Die CD8+T-Zellen bei männlichen Mäusen zeigen aufgrund der Androgen-Aktivität mehr Anzeichen von Erschöpfung und Dysfunktion. Eine Androgendeprivationstherapie, die sonst häufig bei Prostatakrebs eingesetzt wird, war bei der Verkleinerung der Tumore aufgrund von Blasenkrebs bei männlichen Mäusen wirksam und verbesserte die Wirksamkeit der Immuntherapie.“ Diese Ergebnisse könnten zum Teil erklären, warum Patienten und Patientinnen unterschiedlich auf die Immuntherapie ansprechen, die den CD8+T-Zellen hilft, Krebszellen anzugreifen.

Wie steuern Signale aus dem Darm Erkrankungen des Gehirns?

(Uni Kiel) – Die Else Kröner-Fresenius-Stiftung verlängert Forschungsförderung zur Darm-Gehirn-Achse innerhalb des Clinician Scientist Programms EKFK an der Medizinischen Fakultät der Universität Kiel.

Krankheiten wie Parkinson, Alzheimer und Multiple Sklerose betreffen zwar Gehirn und zentrales Nervensystem, sie haben aber nicht nur eine neurologische Seite. Mittlerweile gibt es Befunde, die zeigen, dass auch Darmbakterien und das Darmimmunsystem chronische neurologische Erkrankungen mitbedingen oder verschlimmern können. Über welche Wege das geschehen kann, erforscht das Clinician Scientist-Programm Darm-Gehirn-Achse des Else Kröner-Forschungskollegs (EKFK) Kiel. Der Schwerpunkt liegt auf der wechselseitigen Beziehung von Darm und Gehirn vermittelt durch Mikrobiom und Entzündung. 2019 startete das Ausbildungsprogramm an der Medizinischen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und dem Universitätsklinikum Schleswig-Holstein (UKSH) mit einer Förderung durch die Else Kröner-Fresenius-Stiftung für zunächst drei Jahre. Jetzt sagte die Stiftung auch die Finanzierung für weitere drei Jahre mit insgesamt 1,2 Millionen Euro zu. „Das Besondere an unserem Programm ist, dass hier Nachwuchsforscherinnen und -forscher aus unterschiedlichen Fachgebieten -– der Neurologie, der Inneren Medizin und der Radiologie – an einem übergeordneten Thema arbeiten. Es war nicht selbstverständlich, dass solch ein interdisziplinärer Ansatz gefördert wird. Die Else Kröner-Fresenius-Stiftung hat hier Mut bewiesen“, betont EKFK- Sprecherin Professorin Daniela Berg, Direktorin der Klinik für Neurologie am UKSH, Campus Kiel. „Die Forschung über systemweite Zusammenhänge bei neurodegenerativen und neuroimmunologischen Erkrankungen ist wesentlich, um zu einem tieferen Verständnis der Krankheitsmechanismen zu gelangen. Das EKFK baut auf einem hochklassigen Forschungskonzept mit international anerkannter Expertise im Bereich entzündlicher und neurodegenerativer Krankheiten auf. Wir freuen uns sehr, dass dieses zukunftsweisende Programm weiter gefördert wird“, sagt Professor Joachim Thiery, Dekan der Medizinischen Fakultät der CAU.

Kommunikation über die Darm-Gehirn-Achse

„Eine wichtige Frage ist, wie können Veränderungen von Darmbakterien oder des Darmmilieus überhaupt Einfluss auf Krankheitsprozesse haben, die sich über Jahre entwickeln ehe es zu Symptomen kommt, die eine Diagnose der Erkrankung erlauben. Hier scheint das Zusammenspiel zwischen Immunsystem, Entzündungsvorgängen und Neurodegeneration eine wichtige Rolle zu spielen“, erklärt Co-Sprecher Professor Thorsten Bartsch, Leitender Oberarzt an der Klinik für Neurologie am UKSH, Campus Kiel, und Mitglied im Exzellenzcluster „Precision Medicine in Chronic Inflammation“ (PMI). Doch wie Entzündungs- oder Immunsystem-Botenstoffe das Gehirn beeinflussen, ist nicht geklärt. Denn eigentlich trennt die Blut-Hirn-Schranke das Gehirn streng vom restlichen Körper. Zusätzlich ist das Darmnervensystem wechselseitig mit dem Gehirn über den Vagusnerv verbunden, welcher an der Regulation der inneren Organe maßgeblich beteiligt ist. Über welche Wege nun neurologische Erkrankungen wie Parkinson, Alzheimer und Multiple Sklerose durch das Darmmikrobiom und eine gastrointestinale Funktionsstörung beeinflusst werden, untersuchen zwei der sechs Clinician Scientists innerhalb des Forschungskollegs. In anderen Projekten kommen zum Beispiel neue bildgebende Techniken zum Einsatz. „Die zwei Kollegen aus der Radiologie wenden neue Bildgebungs- und Softwaretechniken an, um sowohl Gehirnvorgänge abzubilden als auch die gestörte Funktion und veränderte Motilität des Darmes zu untersuchen“, betont Berg. Der Hintergrund dazu ist: Eine veränderte Motilität (Bewegungsfähigkeit) des Darmes kann Ausdruck einer Vorläuferphase der Parkinsonerkrankung sein bevor klinische Beschwerden einsetzen. Bei einer Untergruppe von Parkinsonpatientinnen und -patienten beginnen die neurodegenerativen Veränderungen im Darm und breiten sich von dort in das Gehirn aus, wie Untersuchungen gezeigt haben. „Daher ist es so wichtig, dass ein Projekt aus der Neurogastroenterologie mit einer neuartigen Endoskopietechnik untersucht, ob bei Menschen mit Parkinson oder Multipler Sklerose, das Darmnervensystem verändert ist. Dieser interdisziplinäre Ansatz wird noch durch ein weiteres Projekt der Inneren Medizin unterstrichen, welches den Zusammenhang zwischen Entzündung eines spezifischen Gehirnareals (Hypothalamus), der Adipositas und des Darmmikrobioms untersucht.“

Kombination aus strukturierter Facharztweiterbildung und klinischer Forschung

Das EKFK ist eins von fünf Programmen für forschungsinteressierte Ärztinnen und Ärzte mit unterschiedlichen Themenschwerpunkten, die die Medizinischen Fakultät der CAU mit dem Exzellenzcluster PMI und dem UKSH etabliert haben. Die Programme ermöglichen eine strukturierte Facharztweiterbildung, sichern die klinische und wissenschaftliche Qualifizierung und bieten gleichzeitig Freiraum für die Forschung. „Mit diesen Programmen begegnet die Universitätsmedizin in Schleswig-Holstein dem enormen Bedarf an forschenden und klinisch tätigen Ärztinnen und Ärzten“, betont Medizindekan Thiery. „Clinician Scientists sind unverzichtbar, weil sie die Brücke zwischen Labor und Klinik schlagen. Sie tragen wesentlich zur Translation von Forschungsergebnissen in die Klinik bei.“ Eine Besonderheit der Clinician Scientist Programme in Schleswig-Holstein ist, dass sie in Zusammenarbeit mit der Landesärztekammer entwickelt wurden. Die Weiterbildungscurricula sind offiziell von der Ärztekammer Schleswig-Holstein zertifiziert. Die Weiterzubildenden haben Planungssicherheit. Am Ende des Programms, das je nach Fachgebiet bis zu acht Jahre dauert, haben sie ausreichend Forschungszeiten, und sie haben auch alle Inhalte erworben, die sie für die jeweilige Facharztprüfung benötigen.

Über EKFK
Das Else Kröner-Forschungskolleg Kiel (EKFK) mit dem Titel „Darm-Gehirn-Achse: Relevanz für die Entzündungsmedizin und Neurodegeneration“ wird gemeinsam von der Medizinischen Fakultät der Universität Kiel und dem Universitätsklinikum Schleswig-Holstein (UKSH) organisiert und von der Else Kröner-Fresenius-Stiftung gefördert. Die Forschung umfasst krankheitsübergreifende Entstehungsmechanismen und Einflussfaktoren innerhalb der wechselseitigen Beziehung zwischen Mikrobiom, Entzündung und Gehirn bei neurologischen und internistischen Erkrankungen. Das Programm bietet forschungsinteressierten jungen Ärztinnen und Ärzten die Möglichkeit, parallel zu ihrer klinischen Qualifikation zur Fachärztin oder zum Facharzt ein eigenständiges, Forschungsprojekt zu verfolgen und zur Habilitation zu führen. Dafür werden die Clinician Scientists als Teil ihres modularen Curriculums von der jeweiligen Klinik für die wissenschaftliche Tätigkeit freigestellt. Im Rahmen eines begleitenden, strukturierten Ausbildungsprogramms erhalten sie die Möglichkeit, umfangreiche methodische Kompetenzen und wichtige Schlüsselqualifikationen zu erwerben.

Else Kröner-Fresenius-Stiftung
Die gemeinnützige Else Kröner-Fresenius-Stiftung widmet sich der Förderung medizinischer Forschung und unterstützt medizinisch-humanitäre Projekte. Die Stiftung wurde im Jahr 1983 von der Unternehmerin Else Kröner gegründet und zu ihrer Alleinerbin eingesetzt. Die Else Kröner-Forschungskollegien geben forschungsstarken Universitätskliniken die Möglichkeit, wissenschaftlich talentierten jungen Ärztinnen und Ärzten ein optimales Umfeld zur vertieften wissenschaftlichen Arbeit in einem spannenden Themenfeld zu bieten.