Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bild der Forschung Februar 2011: Erbgut-Mandalas

02.02.2011
Kartierung von Stellen, an denen Retroviren bevorzugt ihr Erbgut einbauen

Kreisförmige Darstellungen aus dem Buddhismus halten Einzug in die Molekularbiologie. Die Chromosomen-Mandalas zeigen, wo Retroviren ihr Erbgut in das unsrige einbauen. Dieses Wissen könnte helfen, die Risiken von Gentherapien zu minimieren.


Ein Chromosomen-Mandala: Was wie eine strahlende Sonne aussieht, ist eine neue Art der Darstellung statistischer Resultate. Hierzu wurde die eigentlich lineare genetische Sequenz eines Chromosoms zirkularisiert. Strahlenförmig zeigt der Supermarker an jedem Ort die Wahrscheinlichkeit für den Einbau eines Retrovirus an. Die tatsächlichen Einbaustellen sind mit farbigen Punkten veranschaulicht.
© Federico Andrea Santoni und Jeremy Luban/SNF

Mandalas dienen als symbolische Darstellungen im Hinduismus und im Buddhismus schon seit mehreren tausend Jahren religiösen Zwecken. Die runden Gebilde – «Mandala» ist ein dem Sanskrit entlehntes Wort und bedeutet «Kreis» – dürften in unseren Breitengraden vor allem aus Kindermalbüchern bekannt sein. Nun halten sie Einzug in die Molekularbiologie.

Zur Veranschaulichung von Resultaten aus statistischen Untersuchungen des Erbguts hat ein Team um Jeremy Luban von der Universität Genf Chromosomen-Mandalas erstellt. Sie zeigen, an welchen Stellen so genannte Retroviren ihr Erbgut in dasjenige des Menschen einbauen – und dadurch Teil unseres eigenen Genoms werden. Dieses besteht zu 40 Prozent aus genetischem Material, das ursprünglich Retroviren entstammt und von diesen im Laufe der Evolution unserem Erbgut beigefügt wurde. Dass dazu auch eine ganze Reihe nützlicher Gene gehören, bedeute, dass Viren nicht nur gefürchtete Krankheitserreger sind, sondern eine weit umfassendere Rolle spielen, sagt Luban.

Gefährliches Werkzeug für Gentherapie
Mit seinem Team untersuchte er unter anderem, wo sich das Maus-Leukämie-Virus (MLV) in unser Genom integriert. Das MLV wird in der Gentherapie (in einer für diesen Zweck angepassten Form) verwendet, um die korrekte Version eines defekten Gens in das Erbgut eines kranken Patienten einzubringen. So half es beispielsweise in einem Aufsehen erregenden klinischen Versuch, der vor 10 Jahren am Hôpital Necker in Paris und später auch am University College in London durchgeführt wurde, eine schwere Immunstörung bei Kleinkindern zu beheben. Später erkrankten allerdings fünf der insgesamt zwanzig behandelten kleinen Patienten an Blutkrebs, weil das Virus ein Krebsgen aktiviert hatte, das in unmittelbarer Nähe zur Einbaustelle des Virus lag.

Dass sich Retroviren nicht zufällig übers ganze Erbgut verteilt einfügen, sondern gehäuft in bestimmten Bereichen, begann man bereits damals zu ahnen. Nun hat das Team um Luban Gewissheit geschaffen: Die Bioinformatiker in seinem Team verglichen alle bekannten Einbaustellen des MLV mit spezifischen Merkmalen, wie stark das menschliche Erbgut aufgewickelt und deshalb für eindringende Viren zugänglich ist. Dafür verwendeten sie statistische Methoden, die sie den Suchmaschinen-Algorithmen abgeschaut hatten. Denn diese müssen die relevanten Stellen aus einem Meer von Informationen (welche alle das Suchwort enthalten) aufspüren. Genau so galt es für Lubans Team, im drei Milliarden Basenpaare zählenden Genom des Menschen die echten Einbaustellen von den so genannten falsch positiven zu trennen. «Wir haben das menschliche Genom gegoogelt», sagt Luban.

Risiken vermeiden mit Supermarker
Ihr Resultat nennen die Forschenden einen Supermarker. Mit ihm können sie drei Viertel der Einbaustellen des MLV erklären, auch die fatale Stelle neben dem aktivierten Krebsgen. «Wir hätten das Risiko für Blutkrebserkrankungen in diesem Gentherapie-Versuch vorhersagen können», sagt Luban.

Unterschiedliche Retroviren bevorzugen verschiedene Einbaustellen. Diese variieren auch von Zelltyp zu Zelltyp, weil die räumliche Anordnung – die Aufwicklung – des Erbguts jeweils verschieden ist. Noch ist das Ziel, alle diese Unbekannten in Erfahrung zu bringen, in weiter Ferne. Doch der Supermarker und die Chromosomen-Mandalas, die ihn veranschaulichen, weisen in diese Richtung und werden hoffentlich dazu beitragen, Risiken inskünftiger Gentherapien zu vermeiden.

Kontakt:
Prof. Jeremy Luban
Abteilung für Mikrobiologie und molekulare Medizin
Universität Genf
1 Rue Michel Servet
CH-1211 Genf 4
Tel.: +41 22 379 57 20
E-Mail: jeremy.luban@unige.ch

Presse- und Informationsdienst | idw
Weitere Informationen:
http://www.snf.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Von der Genexpression zur Mikrostruktur des Gehirns
24.04.2018 | Forschungszentrum Jülich

nachricht Nano-Ampel zeigt Risiko an
24.04.2018 | Universität Duisburg-Essen

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: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Von der Genexpression zur Mikrostruktur des Gehirns

24.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Bestrahlungserfolg bei Hirntumoren lässt sich mit kombinierter PET/MRT vorhersagen

24.04.2018 | Medizintechnik

RWI/ISL-Containerumschlag-Index auf hohem Niveau deutlich rückläufig

24.04.2018 | Wirtschaft Finanzen

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics