Den Bremser bremsen

Presseinformation der LMU München vom 19.12.2016

LMU-Forscher zeigen, warum die Standardbehandlung bei dem aggressiven Blutkrebs oft nicht wirken kann – und entdecken damit nicht nur einen Biomarker für die Effizienz der Medikamente, sondern auch einen Angriffspunkt für neue Therapien.

Akute Myeloische Leukämie, kurz AML – eine solche Diagnose ist in der Regel eine schwere Bürde. Die Aussichten, diese meist aggressiv verlaufende Krebserkrankung der Blutzellen zu überleben, sind nicht sonderlich gut. Zur Standardtherapie gehört die Behandlung mit Cytarabin, einem sogenannten Nucleosidanalogon. Doch bei vielen Patienten kommt es nach anfänglichen Behandlungserfolgen zu einem deutlichen Fortschreiten der Erkrankung und zu Resistenzen gegen das Medikament. Warum das so ist, konnten Wissenschaftler um Oliver T. Keppler, Inhaber des Lehrstuhls für Virologie am Max von Pettenkofer-Institut der LMU, und Jindrich Cinatl Jr., Professor am Institut für Medizinische Virologie der Universität Frankfurt, dem Keppler bis 2015 vorstand, nun zeigen. Normalerweise wird das Medikament im Körper rasch in Zellen aufgenommen und chemisch modifiziert, mit einer zusätzlichen Triphosphat-Gruppe, einem kleinen Molekülrest. Die so entstandene Verbindung ist die eigentlich therapeutisch aktive Substanz, sie legt die Synthese der Erbsubstanz DNA in den schnell wachsenden Krebszellen lahm. Doch es gibt einen neu identifizierten „Gegenspieler“: Ein körpereigenes Enzym, das unter dem Kürzel SAMHD1 läuft, spaltet eben jene Triphosphat-Gruppe wieder vom aktiven Wirkstoff ab. Den verhängnisvollen Mechanismus zeigen die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt Nature Medicine auf.

Falsche Bausteine eingeschmuggelt

Oliver Keppler ist HIV-Forscher und untersucht die pathogenen Mechanismen des HI-Virus, des AIDS-Erregers. Deshalb kannte sein Team das Enzym SAMHD1 aus einem anderen Zusammenhang – der antiviralen Therapie bei HIV-Infektion: Um sich in menschlichen Zellen vermehren zu können, muss das Virus sein Erbmaterial aus RNA erst einmal umkopieren in DNA, aus der die Gene des Menschen gemacht sind. Um diese Reverse Transkription zu unterbrechen, werden ebenfalls Nukleosidanaloga als Medikamente eingesetzt; sie werden sozusagen als falsche Bausteine in den Kopiervorgang eingeschmuggelt. So entsteht keine intakte Virus-DNA, die HIV-Vermehrung wird gestoppt. Das körpereigene Enzym SAMHD1 hilft sogar noch dabei, in dem es die regulären DNA-Bausteine, die das Virus eigentlich braucht, wegschnappt und zerlegt.

Darum gingen die Forscher zunächst davon aus, dass auch bei der Akuten Myelosischen Leukämie ein ähnlicher Mechanismus greifen könnte, der die Medikamentenwirkung unterstützt. Doch das Gegenteil ist der Fall. „Überraschenderweise ist die aktive Form des Cytarabins selbst ein Substrat von SAMHD1“, sagt Keppler, eine Substanz also, die das Enzym umsetzt und damit unwirksam macht. „Es gibt Hinweise darauf, dass dies auch bei weiteren, in der Tumortherapie wichtigen Nucleosidanaloga der Fall ist.“ Gemeinsam mit einer großen Gruppe von Klinikern, Pathologen, Pharmakologen, Biochemikern und Biostatistikern konnten die Wissenschaftler um Keppler weiterführend in Mausmodellen der AML und retrospektiven Untersuchungen bei Patienten mit AML das Enzym SAMHD1 als entscheidenden Faktor für ein Versagen der Cytarabin-Therapie identifizieren. Ihre Untersuchung zeige, schreiben die Wissenschaftler, dass SAMHD1 ein zellulärer Biomarker dafür sei, die Wirksamkeit von Medikamenten, die auf Nukleosidanaloga basieren, abzuschätzen, und zudem eine nicht unwesentliche Rolle für den individuellen Verlauf der Akuten Myeloischen Leukämie spiele. Weitere Studien könnten zudem zeigen, ob es erfolgversprechende Ansätze gibt, die Aktivität von SAMHD1 zu dämpfen und damit die Wirksamkeit der derzeitigen Medikamente zu verbessern.

Publikation:
Nature Medicine 2016

Externer Link: www.uni-muenchen.de

Mit Holz und Robotern zur eigenen Firma

Medienmitteilung der ETH Zürich vom 09.01.2017

An der ETH Zürich wurden letztes Jahr 25 Spin-offs gegründet – damit konnte die Rekordzahl von 2015 egalisiert werden. Das breite Spektrum an Forschungsthemen manifestiert sich auch bei diesen neuen Firmen.

Erneut kann die ETH Zürich auf ein erfolgreiches Spin-off-Jahr zurückblicken: Wie bereits 2015 wurden auch 2016 insgesamt 25 neue Firmen geschaffen. Damit wurden bereits zum zehnten Mal in Folge mehr als 20 Spin-offs in einem Jahr an der ETH gegründet – eine einmalige Bilanz in der Schweizer Hochschullandschaft. Zehn der neu gegründeten ETH-Spin-offs entstanden zudem aus dem Pioneer Fellowship Programm.

Für Detlef Günther, Vizepräsident Forschung und Wirtschaftsbeziehungen, ist die konstant hohe Zahl ein Beweis dafür, dass die ETH Zürich mit der frühen Förderung von Studierenden auf dem richtigen Weg ist. «Der grösste Erfolg für eine Hochschule ist es, wenn sie junge Menschen unterstützen kann, ihre Ideen umzusetzen. Wir haben Studierende, die bereits im Masterstudium als Pioneer Fellow 2016 erfolgreich eine Firma gegründet haben. Dies verlangt Überzeugung, Engagement und Mut, denn der Weg zum Erfolg kann lang sein», so Günther.

Die inhaltliche Ausrichtung der 25 neuen Spin-offs widerspiegelt die ganze Forschungsbreite der ETH Zürich. Mit acht neuen Firmen ist einmal mehr der Bereich Informatik- und Kommunikationstechnologie gut vertreten. Erfreulich ist die Zunahme im Bereich Maschinenbau, wo im Vergleich zum Vorjahr mit sechs Neugründungen gleich doppelt so viele Spin-offs entstanden sind. In der Biotechnologie wurden wie auch schon 2015 vier Spin-offs gegründet.

Vom Forschungsprojekt zur Firma

Unter den neu gegründeten Spin-offs bieten gleich zwei Firmen Lösungen und Produkte rund um den Holzbau an. Dies ist kein Zufall, entstand doch das Jungunternehmen Swiss Timber Solutions aus dem Projekt House of Natural Resources. In diesem einmaligen Gebäude der ETH Zürich werden innovative Technologien sowie neue Bauteile aus Schweizer Laubholz getestet. Der Spin-off kümmert sich um Fragen rund um den Brandschutz, die Tragwerksplanung und den Erhalt von Holzbauten. Der zweite Spin-off Swiss Wood Solutions entwickelt und vermarktet qualitativ hochwertige Holzprodukte weltweit. Für Detlef Günther sind dies eindrückliche Beispiele, die aufzeigen, wie der Wissenschaftstransfer an der ETH Zürich funktioniert: «Als wir vor einem Jahr das House of Natural Resources eröffnet haben, waren wir fasziniert von den Möglichkeiten, die unsere Forschenden im Holzbau entdecken. Nun fliessen diese Erkenntnisse bereits in Firmengründungen.»

Ein zweiter Bereich, der bei den letztjährigen Gründungen auffällt, ist die Robotik. Bei den Firmen Aerotainment Labs, ANYbotics und Wingtra stehen bekannte ETH-Lauf- und Flugroboter am Start, um den Sprung in die Selbstständigkeit zu wagen. Diese ganz unterschiedlichen Roboter können für Inspektionsaufgaben in schwierigem Gelände, oder Überwachungsaufgaben im Agrarbereich eingesetzt oder auch für Animationen und Entertainment verwendet werden.

Externer Link: www.ethz.ch

Wenn Proteinkristalle wachsen

Pressemeldung der Universität Wien vom 04.01.2017

ChemikerInnen erforschen vielfältige Stoffklasse für biologische und pharmazeutische Anwendungen

Annette Rompel und ihr Team vom Institut für Biophysikalische Chemie der Universität Wien erforschen so genannte Polyoxometallate. Diese weisen eine große Vielfalt auf und bieten den WissenschafterInnen damit ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten. In Wechselwirkung mit Enzymen können sie die Kristallisation von Proteinen ermöglichen. Andererseits stellen die Polyoxometallate selber Verbindungen mit großem Anwendungspotential in der Katalyse und den Materialwissenschaften dar.

Polyoxometallate (POM) sind eine Stoffklasse bestehend aus anionischen Metalloxidclustern, die eine große strukturelle Vielfalt aufweisen, herausragende Eigenschaften besitzen und deshalb auch ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten bieten. Eine der prominentesten POM-Strukturen ist die so genannte Anderson-Evans-Struktur, die von Rompels Arbeitsgruppe intensiv untersucht wird. Dazu gehört das Tellur-haltige Anderson-Polyoxowolframat (TEW), das Rompel erstmals als erfolgreichen Zusatzstoff in der Proteinkristallisation eingesetzt hat.

„Um die Wechselwirkung zwischen einem Protein und TEW zu verstehen, haben wir versucht, Proteinkristalle in Anwesenheit von TEW und auch ohne das TEW zu erhalten“, erklärt Rompel. Dies ist für das Enzym Auronsynthase gelungen. Dabei wurde eine neuartige Struktur erzielt, die erstmals eine Bindung zwischen dem TEW und dem Protein aufweist. Das Kristallisationsadditiv war flexibel und konnte sich den Gegebenheiten im Protein anpassen, was TEW als Zusatzstoff in der Proteinkristallisation besonders wertvoll macht. Mittlerweile ist es Annette Rompel gelungen, drei verschiedene Proteine mit Hilfe von TEW zu kristallisieren.

Darüber hinaus versucht die Chemikerin nun, funktionelle Gruppen an die Anderson-Grundstruktur zu knüpfen – mit dem Ziel, neue Materialien herzustellen. „Nach der Funktionalisierung des ersten Anderson-Polyoxowolframates wird es nun möglich sein, neuartige funktionale Materialien herzustellen“, so Rompel weiter.

Neben chemischen Anwendungen sind Rompels Erkenntnisse von hoher Relevanz für biologische, biochemische, medizinische und pharmazeutische Studien. Protein-Kristallographie stellt gegenwärtig die produktivste und am weitesten verbreitete Methode dar, um strukturelle Informationen über Proteine zu erhalten. Die strukturellen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis der Proteinfunktion, aber auch für die Entwicklung von Protein-Liganden-Molekülen, was kleine organische Stoffe und auch größere Moleküle wie Antikörper sein können, die die Proteinfunktion beeinflussen. „Unsere Untersuchungen zeigen die Bedeutung von TEW als Zusatzstoff in der Proteinkristallisation auf. Unsere vorgeschlagene Synthesestrategie öffnet einen Weg für neue multifunktionale organisch-anorganischen Hybridmaterialien“, schließt Annette Rompel.

Die Forschungsprojekte werden finanziert durch den FWF und ein OeAD-Stipendium der Stipendienstiftung der Republik Österreich.

Externer Link: www.univie.ac.at

technologiewerte.de – MOOCblick Januar 2017

Spannende Themen, herausragende Dozenten und flexible Lernmöglichkeiten tragen zum wachsenden Erfolg der Massively Open Online Courses (MOOCs) bei – offene, internetgestützte Kurse mit einer Vielzahl an Teilnehmern rund um den Globus.

Folgender Kurs – zu finden auf der MOOC-Plattform edX – sollte einen Blick wert sein:

The Extremes of Life: Microbes and Their Diversity
Haruyuki Atomi (Kyoto University)
Start: 12.01.2017 / Arbeitsaufwand: 8-12 Stunden

Externer Link: www.edx.org