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 Spot auf die Maschinerie des Lebens
23.08.2017 | Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts, Erlangen

nachricht Immunsystem kann durch gezielte Manipulation des Zellstoffwechsels reguliert werden
23.08.2017 | Medical University of Vienna

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: Platz 2 für Helikopter-Designstudie aus Stade - Carbontechnologie-Studenten der PFH erfolgreich

Bereits lange vor dem Studienabschluss haben vier Studenten des PFH Hansecampus Stade ihr ingenieurwissenschaftliches Können eindrucksvoll unter Beweis gestellt: Malte Blask, Hagen Hagens, Nick Neubert und Rouven Weg haben bei einem internationalen Wettbewerb der American Helicopter Society (AHS International) den zweiten Platz belegt. Ihre Aufgabe war es, eine Designstudie für ein helikopterähnliches Fluggerät zu entwickeln, das 24 Stunden an einem Punkt in der Luft fliegen kann.

Die vier Kommilitonen sind im Studiengang Verbundwerkstoffe/Composites am Hansecampus Stade der PFH Private Hochschule Göttingen eingeschrieben. Seit elf...

Im Focus: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Zukunft des Leichtbaus: Mehr als nur Material einsparen

23.08.2017 | Veranstaltungen

Logistikmanagement-Konferenz 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Spot auf die Maschinerie des Lebens

23.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Die Sonne: Motor des Erdklimas

23.08.2017 | Physik Astronomie

Entfesselte Magnetkraft

23.08.2017 | Physik Astronomie