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 Der Evolutionsvorteil der Strandschnecke
28.03.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Mobile Goldfinger
28.03.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Von Agenten, Algorithmen und unbeliebten Wochentagen

28.03.2017 | Unternehmensmeldung

Hannover Messe: Elektrische Maschinen in neuen Dimensionen

28.03.2017 | HANNOVER MESSE

Dimethylfumarat – eine neue Behandlungsoption für Lymphome

28.03.2017 | Medizin Gesundheit