Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Biologische Computer zerstören Krebs

02.09.2011
Einfache Rechenoperationen erkennen kranke Zellen

Ein Forscherteam an der ETH Zürich hat in Zusammenarbeit mit Kollegen vom MIT einen Weg gefunden, ein biologisches Computernetzwerk in menschliche Zellen einzubauen. Anhand von fünf Faktoren erkennt der Rechner aus RNA und Proteinen entartete Exemplare. Wenn der Detektor anschlägt, wird der normalerweise deaktivierte Selbstmordmechanismus der Krebszellen eingeschaltet. "Die Erfolgsrate liegt derzeit bei etwa 90 Prozent. Wir sind aber zuversichtlich, dass wir eine perfekte Quote erreichen können", sagt Projektleiter Yaakov Benenson im Gespräch mit pressetext.

Einfache Rechenoperationen

Die Forscher in Zürich arbeiten mit menschlichen Zellkulturen, die Gebärmutterhalskrebszellen enthalten. Die kranken Zellen unterscheiden sich durch ihren charakteristischen Mix von verschiedenen Arten von Mikro-Ribonukleinsäuren (miRNA) von ihren gesunden Nachbarn. Die Wissenschaftler haben dieses unverwechselbare Profil entdeckt und ein maßgeschneidertes Bio-Rechner-Netzwerk entwickelt, das es selbsttätig erkennt. Mithilfe von einfachen Rechenoperationen, wie sie auch in PCs ablaufen, findet das biologische Computernetzwerk eine genau vorgegebene Mischung aus fünf Arten von miRNA, die nur in den Gebärmutterhalskrebszellen vorkommt.

Bisher sind der Wissenschaft etwa 500 bis 1.000 verschiedene Arten von miRNA bekannt. Um die richtige Kombination zu erkennen, beinhaltet das Netzwerk der Zürcher Forscher fünf Schalter, die mit den logischen Operationen "AND" oder "AND NOT" verknüpft sind. Jeder Schalter löst nur bei der richtigen Konzentration "seiner" miRNA aus. Wenn der einfache Schaltkreis ein positives Ergebnis liefert, wird die betreffende Zelle zerstört. "Es funktioniert wie eine Konsole mit Knöpfen. Nur wenn alle fünf Knöpfe gleichzeitig gedrückt werden, gibt es eine Reaktion", sagt Benenson.

Die miRNA hat normalerweise die Aufgabe, fremde Messenger RNA anzugreifen. Das machen sich die Forscher zunutze. Das Detektorsystem wird von der miRNA angegriffen und teilweise zerstört, was eine Kettenreaktion auslöst, die die Schalter umlegt. In Versuchen an lebenden Zellkulturen funktioniert das System schon. Wird das biologische Computernetzwerk in die Kultur eingeschleust, sterben die Krebszellen ab, während die gesunden unbehelligt bleiben.

Großer Fortschritt

Das Netzwerk wird von den Zellen selbst hergestellt. Die Forscher schleusen DNA-Bausteine in die Zellkerne ein, was die Zelle dazu bringt, das Netzwerk, das zum Großteil aus RNA und Proteinen besteht, zu synthetisieren. Die eingeschleuste DNA wird dabei aber nicht Teil der Erbinformation der Zellen. "Unsere Methode soll als Therapie wirken und nicht permanent in den Zellen verbleiben. Nach verrichteter Arbeit werden sämtliche Bausteine unseres Systems von der Zelle zersetzt", sagt Benenson. Theoretisch sollte sich die Methode durch Veränderung der Detektoren auch auf andere Krebsarten anwenden lassen.

Biologische Computer, die Krankheiten im Inneren von Zellen erkennen und sofort reagieren können, sind ein großer Traum der Wissenschaft. Die Experimente von Yaakov und seinen Kollegen sind ein erster Schritt in diese Richtung. Der Weg für eine klinische Anwendung ist aber noch weit. Es gibt noch Schwierigkeiten, die Gene des Computernetzwerks in die Zellen zu bekommen. Außerdem ist über die Risiken, die ein solcher Gen-Transfer mit sich bringt, noch wenig bekannt. Die Forscher in Zürich wollen ihre Methode in einem nächsten Schritt an einem geeigneten Tiermodell testen. "Ich hoffe, dass wir das in zwei bis drei Jahren angehen können", sagt Benenson.

Markus Keßler | pressetext.redaktion
Weitere Informationen:
http://www.ethz.ch
http://web.mit.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Interdisziplinäre Forschung:

nachricht Wie Coronaviren Zellen umprogrammieren
28.04.2017 | Justus-Liebig-Universität Gießen

nachricht Naturkatastrophen kosten Winzer jährlich Milliarden
26.04.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Interdisziplinäre Forschung >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie