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 Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf
20.04.2018 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

nachricht Bionik-Forschungsvorhaben untersucht mechanische Eigenschaften von Außenskeletten
26.03.2018 | Hochschule Bremen

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: Why we need erasable MRI scans

New technology could allow an MRI contrast agent to 'blink off,' helping doctors diagnose disease

Magnetic resonance imaging, or MRI, is a widely used medical tool for taking pictures of the insides of our body. One way to make MRI scans easier to read is...

Im Focus: Fraunhofer ISE und teamtechnik bringen leitfähiges Kleben für Siliciumsolarzellen zu Industriereife

Das Kleben der Zellverbinder von Hocheffizienz-Solarzellen im industriellen Maßstab ist laut dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und dem Anlagenhersteller teamtechnik marktreif. Als Ergebnis des gemeinsamen Forschungsprojekts »KleVer« ist die Klebetechnologie inzwischen so weit ausgereift, dass sie als alternative Verschaltungstechnologie zum weit verbreiteten Weichlöten angewendet werden kann. Durch die im Vergleich zum Löten wesentlich niedrigeren Prozesstemperaturen können vor allem temperatursensitive Hocheffizienzzellen schonend und materialsparend verschaltet werden.

Dabei ist der Durchsatz in der industriellen Produktion nur geringfügig niedriger als beim Verlöten der Zellen. Die Zuverlässigkeit der Klebeverbindung wurde...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Konferenz »Encoding Cultures. Leben mit intelligenten Maschinen« | 27. & 28.04.2018 ZKM | Karlsruhe

26.04.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zur Marktentwicklung von Gigabitnetzen in Deutschland

26.04.2018 | Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

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

Weltrekord an der Uni Paderborn: Optische Datenübertragung mit 128 Gigabits pro Sekunde

26.04.2018 | Informationstechnologie

Multifunktionaler Mikroschwimmer transportiert Fracht und zerstört sich selbst

26.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Berner Mars-Kamera liefert erste farbige Bilder vom Mars

26.04.2018 | Physik Astronomie

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