Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Pathogenen Hefen auf der Spur

22.09.2010
Ist das Immunsystem des Menschen geschwächt, können an sich harmlose Hefepilze zur tödlichen Gefahr werden. Fraunhofer-Forscher nutzen die Next-Generation Sequenzierung, um einem der häufigsten Erreger für Pilzinfektionen beim Menschen auf die Spur zu kommen. Auf der Biotechnica (5. – 7. Oktober in Hannover) stellen sie ihre Ergebnisse vor.

Mehr als die Hälfte aller Menschen beherbergen in ihrem Körper den Untermieter Candida albicans. Der Hefepilz ist auf der Haut, Schleimhäuten oder im Darm zu finden – oft ohne Beschwerden zu verursachen. Gefährlich wird der Pilz jedoch Patienten, deren Immunsystem geschwächt ist – etwa nach Organtransplantationen oder der Chemotherapie bei Krebs. Der Pilz dringt dann in tiefere Gewebeschichten vor und breitet sich über das Blutsystem im gesamten Körper aus. Allein in Deutschland sterben mehrere tausend Menschen im Jahr an systemischen Candida-Infektionen.

Doch warum wird Candida albicans für den Menschen lebensbedrohlich? Welche Gene sind im pathogenen Zustand aktiv? Gibt es Wechselwirkungen zwischen Wirt und dem Pilz? Welche Schutzmechanismen des Menschen können den pathogenen Zustand verhindern? Diese und weitere Fragen untersuchen Forscher des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart. Dazu nutzen sie auch Next-Generation Sequenzierungstechnologien.

Der große Vorteil der neuen Technik: Sie lässt sich automatisieren und beschleunigt die Analyse des Erbguts enorm. So lässt sich innerhalb weniger Wochen zum Beispiel das Genom eines Menschen entschlüsseln und die Basenabfolge der DNA feststellen. Zum Vergleich: Fünf große Forschungszentren mit 150 Mitarbeitern arbeiteten sieben Jahre daran, um erstmals das menschliche Genom zu sequenzieren. Das Humane Genom Projekt kostete etwa drei Milliarden US-Dollar. 2001 wurde die Sequenz der etwa 3 Milliarden Basen des menschlichen Genoms veröffentlicht.

Forscher des IGB nutzen diese Next-Generation Sequenzierung, um herauszufinden, welche Gene am Ausbruch der Krankheit seitens des Pilzes und des Wirts beteiligt sind. Die Forscher arbeiten dazu unter anderen mit systembiologischen Ansätzen, die zur Aufklärung der wesentlichen Pathogenese-Mechanismen beitragen sollen.

Zunächst isolieren die Forscher aus den humanpathogenen Hefen die mRNA – das heißt die Kopien aller aktiven Gene. Die Forscher wandeln dann die mRNA in DNA um, um diese anschließend zu fragmentieren und zu sequenzieren. Der Trick bei der Next-Generation Sequenzierung: Es werden nicht nur einige wenige Fragmente sequenziert, sondern Millionen DNA-Fragmente simultan. Dabei dient ein Einzelstrang der DNA als Matrize. An diesem synthetisiert ein Enzym den zweiten DNA-Strang neu – Baustein für Baustein parallel auf engstem Raum. Um diesen Prozess verfolgen zu können, ist jeder der vier verschiedenen Bausteine (die Basen: Adenin A, Guanin G, Cytosin C oder Thymin T) mit einem anderen fluorenszienden Farbstoff markiert. Ein Detektor erfasst flächenabdeckend die unterschiedlichen Lichtsignale. So lässt sich die Basenabfolge jedes Fragments auslesen. Die enormen Datenmengen werden dann bioinformatisch ausgewertet und die Forscher können direkt erfahren, welche Gene aktiv sind.

»Mit diesem Next-Generation-DNA-Sequenzierer lassen sich im Hochdurchsatz bis zu 100 Mio DNA-Fragmente mit einer Leselänge von bis zu 500 Basen parallel sequenzieren«, erläutert Dipl.-Biologe Christian Grumaz vom IGB. »Die Methode erlaubt es erstmals, gleichzeitig hochsensitive Transkriptionsprofile von humanpathogenen Pilzen und den infizierten Wirtszellen simultan zu erhalten«, sagt Dr. Kai Sohn vom IGB. Davon erhoffen sich Forscher, entscheidende Rückschlüsse darauf, warum der Pilz gerade für bestimmte Menschen mit einem geschwächten Immunsystem so gefährlich ist.

Die Ergebnisse ihrer Forschung stellen die Wissenschaftler auf dem Stand des Fraunhofer-Verbunds Life Sciences in Halle 9, Stand 30 vor. Welche riesigen Datenmengen die Next-Generation Sequenzierung liefert, zeigen sie anschaulich: In zehn Büchern ist exemplarisch das Transkriptom von Candida dokumentiert. Weitere Themen am Stand sind klinische Prüfungen für Atemwegserkrankungen, in vitro Testsysteme, Natur als chemische Fabrik, Biochips für die individuelle Therapie von Brustkrebs, DNA-Microarrays zur raschen Diagnostik von Krankheitserregern und 3-D-Hautmodelle.

Fraunhofer-Verbund Life Sciences

Der Fraunhofer Verbund Life Sciences ist ein Zusammenschluss von sechs Fraunhofer-Instituten mit Kompetenzen in den Fachgebieten Biologie, Medizin, Pharmakologie, Toxikologie, medizinischer Biotechnik und Lebensmitteltechnologie.

Ansprechpartner:
Dipl.-Biol. Christian Grumaz
Telefon +49 711 970-4078
Dr. rer. nat. Kai Sohn
Telefon +49 711 970-4055
Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB
Nobelstr. 12
70569 Stuttgart

| Fraunhofer-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.lifesciences.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Designte Proteine gegen Muskelschwund
29.06.2017 | Universität Basel

nachricht Benzin und Chemikalien aus Pflanzenresten
29.06.2017 | Paul Scherrer Institut (PSI)

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: Schnelles und umweltschonendes Laserstrukturieren von Werkzeugen zur Folienherstellung

Kosteneffizienz und hohe Produktivität ohne dabei die Umwelt zu belasten: Im EU-Projekt »PoLaRoll« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit dem Oberhausener Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheit- und Energietechnik UMSICHT und sechs Industriepartnern ein Modul zur direkten Laser-Mikrostrukturierung in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Ziel ist es, mit Hilfe dieses Systems eine siebartige Metallfolie als Demonstrator zu fertigen, die zum Sonnenschutz von Glasfassaden verwendet wird: Durch ihre besondere Geometrie wird die Sonneneinstrahlung reduziert, woraus sich ein verminderter Energieaufwand für Kühlung und Belüftung ergibt.

Das Fraunhofer IPT ist im Projekt »PoLaRoll« für die Prozessentwicklung der Laserstrukturierung sowie für die Mess- und Systemtechnik zuständig. Von den...

Im Focus: Das Auto lernt vorauszudenken

Ein neues Christian Doppler Labor an der TU Wien beschäftigt sich mit der Regelung und Überwachung von Antriebssystemen – mit Unterstützung des Wissenschaftsministeriums und von AVL List.

Wer ein Auto fährt, trifft ständig Entscheidungen: Man gibt Gas, bremst und dreht am Lenkrad. Doch zusätzlich muss auch das Fahrzeug selbst ununterbrochen...

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Marine Pilze – hervorragende Quellen für neue marine Wirkstoffe?

28.06.2017 | Veranstaltungen

Willkommen an Bord!

28.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Designte Proteine gegen Muskelschwund

29.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Benzin und Chemikalien aus Pflanzenresten

29.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Hochleitfähige Folien ermöglichen großflächige OLED-Beleuchtung

29.06.2017 | Energie und Elektrotechnik