Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Möglichkeiten und Grenzen des Gendoping

11.05.2006
Tübinger Sportmedizin stellt hochsensitives Nachweisverfahren für transgene DNA vor

Spezialisten befürchten seit einiger Zeit die Anwendung genetischer Manipulationen im Spitzensport. Beim so genannten Gendoping wird DNA von leistungsrelevanten Genen in die Körperzellen der Sportler eingeschleust. Diese transgene DNA sorgt dann vor Ort für eine erhöhte Produktion körpereigener leistungssteigernder Stoffe. Möglich wird dies beispielsweise durch die Verwendung geeigneter Viren als Genfähren, die transgene DNA entweder ins menschliche Genom integrieren oder im Zellplasma einlagern können. Das resultierende Genprodukt ist mit der natürlichen Substanz identisch und lässt sich daher nicht nachweisen. Dr. Dr. Perikles Simon von der Abteilung Sportmedizin der Medizinischen Universitätsklinik Tübingen hat jetzt ein Verfahren entwickelt mit dem sich geringste Spuren transgener DNA auch im Blut nachweisen lassen.


Aufsicht auf die Netzhaut einer Ratte: Nervenzelle mit eingeschleustem grünfluoreszierendem Gen einer Tiefseequalle (Aquorea Victoria)
UKT, Dr. Perikles Simon

KONTAKT: Am Samstag, 13. Mai, stellt Dr. med. Dr. rer. nat. Perikles Simon das neue Verfahren bei einem Vortrag an der Berliner Charité (Lange Nacht der Wissenschaften, Campus Berlin Buch, Vortragsraum des Leibniz-Instituts für Molekulare Pharmakologie, C81) um 17.30 Uhr zum Thema "Gendoping: Ein Ausblick auf Möglichkeiten und Grenzen des gentechnologisch unterstützen Betrugs im Hochleistungssport" vor. Interessierte Journalisten können Simon dort am Informationsstand der Sportmedizin zwischen 18.30 und 19.00 Uhr erreichen.

Bei Anwendung der bisher gängigen Gentransferverfahren am Menschen ist davon auszugehen, dass transgene DNA oder Bruchteile derselben in irgendeiner Form im Blut anfallen. Die Menge der im Blut befindlichen tDNA-Moleküle ist dabei prinzipiell davon abhängig wie lange ein Gentransfer zurückliegt und auf welche Weise dieser erfolgte. Ein klassisches Beispiel für ein Gendoping wäre die Vermittlung einer tDNA in Form der genetischen Basenabfolge, welche für das leistungssteigernde (da blutbildende) Protein Erythropoetin kodiert.

Ein direktes Gendoping-Testverfahren sollte in der Lage sein, in einer gängigen Blutprobe von rund zehn ml einige wenige Moleküle transgener DNA spezifisch nachzuweisen. Hieraus erwachsen erhebliche technische Schwierigkeiten. Zunächst einmal ist das Massenverhältnis zwischen der gesamten in der Blutprobe vorhandenen DNA und der transgenen DNA in etwa mit dem Faktor 1014 anzusetzen. Erschwerend kommt hinzu, dass die transgene DNA in einer durchschnittlichen Blutprobe mit rund zwei bis zehn Millionen Molekülen der im Gesamtpool vorhandenen DNA fast identisch ist. Bei diesen fast identischen Molekülen handelt es sich im Konkreten um die Sequenz des in natürlicher Weise in allen Zellen vorhandenen Gens, welches homolog zur vermittelten tDNA ist. Um auf das Beispiel zurück zu kommen, ist eben die tDNA Erythropoetin homolog zur Sequenz des natürlich vorkommenden Erythropoetin-Gens.

Transgene DNA, die dem Menschen erfolgreich vermittelt werden kann, enthält allerdings bestimmte Sequenzabschnitte, die in fast jedem menschlichen Gen vorhanden sind - so genannte Introns - nicht. Mit Hilfe dieses Unterschieds und durch Einsatz und Modifikation der in der Präimplantationsdiagnostik (Reproduktionsmedizin) bereits eingesetzten single cell PCR (Polymerase chain reaction) wurde ein Verfahren entwickelt, dass die wichtigsten dopingrelevanten tDNAs, die bereits in der klinischen und experimentellen Gentherapie verwandt werden, hochsensitiv nachweisen kann.

Wie in der klassischen single cell PCR werden bei dem Verfahren zwei PCR-Durchläufe hintereinander durchgeführt, wobei eine Verdünnung des Ergebnisses des ersten Laufs in einem zweiten Lauf eingesetzt wird. Hierdurch wird auch der Hintergrund an vorhandener Gesamt-DNA herabgesetzt. So genannte Primer sorgen dabei für eine spezifische Erkennung der tDNA und im Rahmen der PCR für eine exponentielle Vervielfältigung der tDNA. Die Primer im ersten und zweiten Durchlauf sind dabei unterschiedlich gewählt, um eine möglichst hohe Spezifität zu erreichen. In Laborversuchen ist es auf diese Weise gelungen, in der Gesamt-DNA aus zwei ml Blut vier Moleküle zuvor zugegebener tDNA des Erythropoetin Gens spezifisch nachzuweisen. Hierfür wurde die tDNA ver-1013-facht, um sie in einfacher Weise in einer Standard-Gel-Elektrophorese sichtbar machen zu können.

Zurzeit befindet sich das Verfahren noch in der Weiterentwicklung. Auf Grund vorgegebener Grenzen, wie beispielsweise dem Volumen der Blutprobe, ist allerdings nur noch von einer bedingten Ausbaufähigkeit für die Sensitivität auszugehen.

Ziel ist es, die Methode so weiter zu entwickeln, dass sie letztendlich auch für den Einsatz als Nachweisverfahren von Gendoping in Frage kommt. Dies ist zwar mit dem Einsatz nicht unerheblicher Ressourcen verbunden, könnte sich aber auch lohnen, wenn man bedenkt, dass der Markt des ethisch in mancherlei Hinsicht als sehr bedenklich eingestuften genetischen enhancements vor Leistungssportlern und Nahrungsmitteln möglicherweise nicht halt macht.

Trotz der im Laborversuch bereits erreichten Sensitivität für den Nachweis von Erythropoetin tDNA bleibt zunächst offen, ob und wie lange sich bei den teilweise sehr unterschiedlichen Gentransferverfahren tDNA im Blut nach-weisen lässt. Im günstigsten Fall weist ein einmal gengedopter Athlet noch auf Jahre hinaus in geringen Mengen tDNA im Blut auf und könnte dann auch Jahre nach erfolgtem Gentransfer überführt werden. Ein positiver Befund kann auch Jahre nach Gentransfer zustande kommen, wenn transfizierte Zellen in größerem Umfang absterben oder auch geschädigt werden - wie beispielsweise Muskelzellen nach starker sportlicher Belastung- und in der Folge tDNA in das Blut freigesetzt wird. Auf diesem Prinzip basiert in der Tumordiagnostik der Direktnachweis tumorspezifischer DNA im Blut und Stuhl.

In jetzt unmittelbar anstehenden Untersuchungen wird das Verfahren zunächst auf seine Spezifität an Sportlern und Normalprobanden getestet. Es gilt in erster Linie zu vermeiden, unschuldige Sportler falsch positiv zu testen.

Ansprechpartner für nähere Informationen

Universitätsklinikum Tübingen
Medizinische Universitätsklinik, Sportmedizin
Dr. med. Dr. rer. nat. Perikles Simon (ab 15.5. wieder in Tübingen erreichbar)
Silcherstr. 5, 72076 Tübingen
Tel. 07071/29-8 51 63, Fax 07071/29-51 62
E-Mail perikles@uni-tuebingen.de

Dr. Ellen Katz | idw
Weitere Informationen:
http://www.medizin.uni-tuebingen.de/

Weitere Berichte zu: Blutprobe DNA Erythropoetin Gen Gendoping Molekül Sportmedizin

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Reize auf dem Weg ins Bewusstsein versickern
22.09.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Lebendiges Gewebe aus dem Drucker
22.09.2017 | Universitätsklinikum Freiburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie