Wissenschaftliche Entdeckung des Jahres 2014!!!

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In diesem Beitrag geht es nicht ausschliesslich um Immunologie, aber da es Januar 2015 ist, wollte ich euch von den wissenschaftlichen Entdeckungen des Jahres 2014 berichten.

Seit 1996 wählen die Redakteure und Autoren der Zeitschrift „Science“ den „Science breakthough of the year“ (auf deutsch etwa „Wissenschaftliche Entdeckung des Jahres“). Letztes Jahr haben sie Immuntherapie für Krebs gewählte. Tolle Neuigkeiten für Immunologen.

Dieses Jahr war alles etwas anders. Neben der Auswahl ihrer eigenen Lieblingsentdeckung, veröffentlichte das Magazine eine Liste mit 19 großartigen wissenschaftlichen Erkenntnissen aus dem Jahr 2014 und lies uns wählen. OK, ich muss zugeben, es ist wahrscheinlich, dass die Mehrheit der Wähler Wissenschaftler waren, weil sie einfach eine grössere Chance hatten, die Wahl mitzubekommen. Ihr könnt euch eine Zusammenfassung über den Sieger und alle anderen Beiträge hier ansehen (nur in englisch).

Draussen im Weltraum

Interessant ist, dass die Wahl der Redakteure (Rosetta‘s Rendezvous mit einem Kometen) nur an dritter Stelle in der öffentlichen Abstimmung kam. Ich frage mich: warum?

Über die Landung der Raumsonde Philae auf dem Kometen wurde umfassend von den Medien berichtet, aber ich glaube die Menschen waren etwas enttäuscht, da Philae seinen Landepunkt verpasst hat, umfiel und sich nach nur 57 Stunden abschaltete. Und das war bevor Philae in der Lage war seine wichtigste Aufgabe auszuführen – Philae sollte ein Loch in den Kometen bohren um dessen Zusammensetzung zu studieren.

Aber, versteht das jetzt nicht falsch, die Mission war alles andere als ein Fehlschlag.

Philae lander

Philae

Zum einen ist dieser Komet erst der 7. Ort außerhalb der Erde auf dem die Menschheit je gelandet ist! Zweitens wird Philae mit Solarenergie betrieben und könnte daher wieder aufwachen. Der Komet (dessen Name übrigens 67P/Churyumov-Gerasimenko ist) nähert sich nämlich gerade der Sonne und bald ist Philae mehr Sonnenlicht ausgesetzt und wacht vielleicht wieder auf. Diese Geschichte ist also noch nicht vorbei. Für Neuigkeiten könnt ihr Philae auf Twitter folgen (@Philae2014).

Das Wichtigste ist aber die Tatsache, dass sich Philaes “Mutterschiff” Rosetta im Orbit um den Kometen befindet und das schon seit August. Rosetta folgt dem Kometen auf seinem Weg Richtung Sonne und das aus nur 10 km Entfernung. Es ist das erste Mal, dass wir einen Kometen aus solcher Nähe über so einen so langen Zeitraum verfolgen können! Rosetta macht nicht nur Bilder, sondern “riecht” auch, welche Gase aus dem Kometen austreten – auf diesem Weg sammelt Rosetta Informationen darüber, wie sich der Komet auf seiner Reise verändert. Mit dem Wissen, wie um die Sonne kreisen einen Kometen verändert, können Wissenschaftler einen Blick zurück werfen und berechnen wie sich Kometen entwickeln. Da es eine Theorie gibt, die besagt, dass Moleküle von Kometen (Wasser und organische Moleküle) der Auslöser für alles Leben auf der Erde gewesen sein können, ist dieses Wissen von grösser Bedeutung!

Was die Öffentlichkeit (und ich) cool finden

Nun lasst uns zu den Ergebnissen der öffentlichen Abstimmung kommen. Vielleicht finden wir sogar etwas Immunologie!

Der erste Platz ging an: zusätzlich genetische Information in Bakterien

DNA speichert die Informationen, die nötig sind um eine Zelle und auch den gesamten menschlichen Körper zu bauen. Normalerweise besteht DNA aus vier verschiedenen Bausteinen Nukleotide genannt (A: Adenin, T: Thymin, C: Cytosin und G: Guanin), die hinter einander gereiht einen langen Strang bilden. DNA besteht aus den gleichen vier Nukleotide in allen Organismen egal ob Bakterien, Pflanzen oder Tieren. Im Normalfall besitzt die DNA eine Doppelhelix-Struktur in der sich zwei DNA Stränge um einander winden. Dabei bindet A immer T und C G im gegenüberliegendem Strang. Jede gegebene Folge von ATCG codiert für ein spezielles Peptid, die Bausteine des Lebens.

Forschern gelang es nun, ein neues Paar von Nukleotiden (d5SICS und DNAM) in die DNA eines Lebewesens einzubauen. Aber nicht nur das, das neue Paar von Nukleotiden wurde ebenfalls innerhalb der Bakterien kopiert und während der Zellteilung von einer Zelle in die Tochterzellen weitergegeben. Bisher kodieren die neuen Nukleotiden nicht für ein bestimmtes Peptid. Aber diese Methode könnte es uns ermöglichen Designermoleküle zu erschaffen, die z.B. in der Medizin Anwendung finden können.

Aber keine Angst – es werden nicht bald „Killer-Bakterien“ mit neuer DNA überall zu finden sein. Die in dieser Studie verwendeten Bakterien wurden mit den neuen Nukleotiden gefüttert. Sobald diese Diät abgesetzt wurde, füllten die Bakterien die DNA wieder mit natürlichen Nukleotiden auf.

Auf dem zweitem Platz: ewige Jugend

Der zweiter Platz in der Abstimmung ging an meinen persönlichen Favoriten. In dieser Studie zeigten Forscher, dass Bestandteile aus jungem Blut eine verjüngende Wirkung auf alte Mäuse hat! Ziemlich cool, oder?

Mittlerweile gab es zwei Veröffentlichungen von der gleichen Gruppe Forscher um Dr. Saul Villeda, eine von 2014 und eine von 2011. Sie sind es wert gelesen zu werden, aber leider nicht frei zugänglich. Aber keine Angst für die Zusammenfassung gibts ja uns!

Es ist seit einiger Zeit bekannt, dass mit zunehmendem Alter die Zahl und Funktion neuronaler Stammzellen im Gehirn abnimmt. Dies wirkt sich negativ auf die kognitiven Fähigkeiten bei älteren Menschen aus – es beeinträchtigt unter anderem das Erinnerungs- und Urteilsvermögen. Die Fragestellung in dieser Studie war daher, ob Faktoren außerhalb des Gehirns, das Gehirn beeinflussen können. Es wurde bereits früher gezeigt dass, dass beispielsweise Sport helfen kann, kognitive Funktion zu beeinflussen.

Indem die Forscher die Blutkreisläufe von jungen und alten Mäusen verbanden, konnte gezeigt werden, dass junge Tiere die mit altem Blut in Kontakt kamen, im Vergleich zu normalen jungen Mäusen, schlechtere Gedächtnis- und Lernfähigkeiten hatten. Im nächsten Versuch wollten die Forscher herauszufinden, welche Zellen oder Moleküle für diesen Effekt verantwortlich sind. Sie identifizierten einen Immunbotenstoff namens CCL11 als einen möglichen Verursacher. Injizieren von CCL11 in junge Mäuse verursachte nicht nur einen Rückgang der Anzahl von Stammzellen im Gehirn, sondern die Konzentration von CCL11 ist im Blut älterer Menschen ebenfalls erhöht.

Diese Ergebnisse sind sehr interessant, da wir eigentlich davon ausgehen dass die Blut-Hirn- Schranke aus dem Blut stammende Faktoren, wie die Immunzellen, nicht in das Gehirn eindringen lässt um es zu schützen. Jetzt ist allerdings klar, dass zumindest kleine Immunmediatoren passieren und eine große Wirkung auf das Gehirn haben können. Zu einer ähnlichen Schlussfolgerung kamen auch schon andere Studien. Eine davon hat gezeigt, dass Krankheiten wie zum Beispiel Grippe, zur Verschlechterung des Zustandes von Alzheimer-Patienten führen kann.

In der Studie von 2014, wurde gezeigt, dass junges Blut alte Tiere verjüngen kann. Wieder wurden die Blutkreisläufe von jungen und alten Mäusen verbunden, aber dieses Mal wurden die Auswirkungen auf die älteren Mäusen analysiert. Die Forscher fanden heraus, dass ältere Mäuse, die mit jungem Blut in Kontakt kamen, bessere Gedächtnis und Lernfähigkeiten zeigen. Der Grund hierfür ist die Aktivierung eines Transkriptionsfaktors, genannt Creb. Transkriptionsfaktoren können eine große Anzahl von Genen in einer Zelle an- oder abschalten und dadurch zelluläre Prozesse in Gang setzen. In diesem Fall kommt es zur Bildung neuer neuronaler Zellen und zur Verstärkung von Verbindung (Synapsen) zwischen den Neuronen, was zu einer verbesserten Funktion des Gehirns in alten Mäusen führt.

Heißt das jetzt, dass wir alle bald für immer jung sein werden? Das ist leider eher unwahrscheinlich, es kann aber gut sein, dass diese Studien Auswirkungen auf altersbedingte Erkrankungen wie Alzheimer haben werden. In der Tat gibt es momentan ein klinische Studie, in der Alzheimer-Patienten Blut-Plasma von jungen Spendern injiziert wird, um zu sehen, ob dies die kognitiven Verluste, die durch die Krankheit verursacht werden, lindern kann.

Das waren meine Highlights aus den wissenschaftlichen Entdeckungen des Jahres 2014 – aber guckt euch doch die gesamte Liste der Kandidaten an. Sie sind alle lesenswert! Und fragt uns, wenn ihr Fragen zu diesem Blog.

Hier sind die Links zu den Original Publikationen (in Englisch):

Neue Information in Bakterien: Malyshev et al 2014

Jungedserum:  Villeda et al 2011Villeda et al 2014

Einfluss von Infektionen auf Alzheimer: Holmes et al 2009

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