Die „Breakthroughs“ der Wissenschaft 2013

Das US-amerikanische Wissenschaftsjournal Science hat die TOP 10 der Forschung des vergangenen Jahres ausgezeichnet(1) (2) , von denen acht einen Bezug zur Biomedizin aufweisen.

Die wissenschaftliche Entdeckung Nummer 1 war laut Science die Immuntherapie zur Behandlung von Krebserkrankungen. Obwohl deren Grundprinzipien bereits in den 1980er Jahren entdeckt und beschrieben worden sind, haben klinische Studien erst im vergangenen Jahr das Potenzial der Immuntherapie für Patienten umfassend belegen können. Bei der Krebsimmuntherapie steht nicht der Tumor im Fokus, sondern die Zellen des körpereigenen Immunsystems. Erste Therapeutika, die sich dieses Prinzip zunutze machen, wurden bereits zugelassen. Viele weitere Aktivitäten auf diesem Gebiet sind derzeit am Laufen, inklusive Biomarkerstudien, über die dieser therapeutische Ansatz künftig noch wirkungsvoller gemacht werden soll.

Die weiteren sieben biomedizinischen „Breakthroughs“ 2013 werden im Folgenden beschrieben:

Das Gehirn scheint sich während des Schlafs zu reinigen und zu reparieren. Forscher haben in tierexperimentellen Studien gezeigt, dass die Kanäle zwischen einzelnen Neuronen während des Schlafs größer werden, so dass mehr Hirnflüssigkeit durchfließen und beispielsweise abgelagerte Proteine, die mit der Entstehung der Alzheimerkrankheit in Verbindung gebracht werden, wegspülen kann.

Es ist Wissenschaftlern gelungen, pluripotente Stammzellen zu Mini-Organen wachsen zu lassen. So konnten sie beispielsweise Mini-Nieren, kleine Teile von Lebern sowie unvollständige Gehirne im Labormaßstab produzieren. Auch wenn diese kleinen Gehirne keine Blutversorgung aufwiesen und nicht größer geworden sind als ein Apfelsamen, waren sie im Hinblick auf Gewebe und Struktur sich entwickelnden menschlichen Gehirnen überraschend ähnlich. Die Wissenschaftler haben damit bereits erste Experimente zur Mikrozephalie gestartet, bei der das Gehirn nicht zu seiner vollen Größe heranwächst.

Trillionen von Mikroorganismen spielen innerhalb des menschlichen Körpers eine vitale Rolle in Bezug auf unterschiedlichste Herausforderungen inklusive Mangelernährung und Krebs. Die Editoren von Science haben hierbei explizit deutlich gemacht, dass effektive künftige personalisierte Behandlungen die Rolle der Mikroben werden berücksichtigen müssen.

2013 gelang es zudem erstmals, geklonte menschliche Embryonen und im Anschluss daraus Stammzellen zu gewinnen. Hierfür haben die Forscher eine koffeinhaltige Lösung eingesetzt, die für den Erfolg des Verfahrens erforderlich war. Die Experimente wurden ausdrücklich nicht durchgeführt, um geklonte Menschen zu erschaffen.

Die Technik CRISPR basiert auf einem Protein namens Cas9, das Bakterien als Waffe benutzen, um das Erbgut von Viren zu zerschneiden. 2012 konnten Wissenschaftler zeigen, dass Cas9 wie eine Art Skalpell benutzt werden kann, um Gene zu zerschneiden. 2013 hat mehr als ein Dutzend Teams Cas9 handhabbar gemacht, um spezifische Gene in Bakterien, Pflanzen, Tieren und menschlichen Zellen zu verändern.

Die neue Technik Clarity wurde entwickelt, um neuronale Strukturen besser darzustellen. Üblicherweise erscheinen Lipidmoleküle in der Bildgebung milchig. Basierend auf einem Austausch der Lipide durch Moleküle eines klaren Gels kann mit Clarity dieser Teil des Gewebes durchsichtig dargestellt werden, so dass die neuronalen Zellen deutlich sichtbar gemacht werden können. Neben dieser verbesserten Darstellung können neuronale Zellen so auch schneller und effizienter gezählt werden.

Mittels Methoden der Strukturbiologie wurde ein neuer Impfstoff gegen eine Kinderkrankheit, die durch das Respiratory Syncytial Virus (RSV) ausgelöst wird, gezielt „designed“. Dazu haben die Wissenschaftler zunächst einen Antikörper gegen RSV kristallisiert, dann dessen Struktur analysiert und diese Strukturinformationen verwendet, um daraus das Immunogen zu designen. Andere Forscher hoffen, dass ein ähnlicher Ansatz zu neuen HIV-Medikamenten bzw. Impfstoffen führen könnte.

Die beiden weiteren Forschungshighlights aus der TOP 10-Liste des Jahres 2013 umfassten zum einen ein neues Material für Solarzellen, das kostengünstig und einfach in der Herstellung ist. Außerdem wurde eine Entdeckung aus der Astronomie ausgezeichnet, die belegt, dass kosmische Strahlung aus dem Staub explodierender Sterne entstehen kann.

Ende des vergangenen Jahres wurden darüber hinaus im US-amerikanischen Journal Nature die zehn wichtigsten Wissenschaftler des Jahres 2013 ausgezeichnet(3) . Fünf Wissenschaftler aus dem Bereich der Biomedizin schafften es unter die TOP 10. Das Wissenschaftsjahr 2013 war damit außerordentlich stark durch neue Erkenntnisse und Entwicklungen auf dem Gebiet der Biomedizin geprägt. Einmal mehr zeigt sich damit die große Bedeutung moderner Methoden der Molekularbiologie, der Genetik, sowie der Zell- und Strukturbiologie. Auf Basis dieser grundlegenden Arbeiten werden nun neue diagnostische oder therapeutische Ansätze erforscht und entwickelt werden.





Literaturtipps: