5. – 13. Schuljahr

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Erbkrankheit mittels Genkorrektur geheilt
Ist ein Neugeborenes von der Stoffwechselkrankheit Phenylketonurie betroffen, muss es mit einer speziellen Diät ernährt werden, damit sich die Aminosäure Phenylalanin aus der Nahrung nicht im Körper anreichern kann. Ein Übermaß an Phenylalanin verzögert die geistige und motorische Entwicklung. In schlimmen Fällen erleiden Betroffene massive geistige Behinderungen. Die Ursache für die Stoffwechselstörung ist eine Mutation auf dem Gen, das den Bauplan für das Enzym namens Phenylalanin-Hydroxylase (PAH) darstellt. Dieses Enzym, welches von Leberzellen hergestellt wird, baut Phenylalanin um. Die Krankheit ist autosomal rezessiv. Das Kind erkrankt also, wenn es von Mutter und Vater je ein mutiertes Gen vererbt bekommen hat.
Ein Forschungsteam um ETH-Professor Gerald Schwank hat nun bei Mäusen eine Methode angewandt, um beide mutierten Gene in Leberzellen zu korrigieren und damit die Krankheit zu heilen. Gelungen war dies durch eine Erweiterung des Crispr/Cas9-Systems um eine Cytidin-Desaminase. Der Komplex bindet an die zu korrigierende Stelle des Gens und öffnet lokal die beiden Stränge der DNA. Die Desaminase wandelt das krankheitsverursachende DNA-Basenpaar C-G in das in gesunden Individuen vorkommende Basenpaar T-A um. Der Fehler in der DNA-Bausteinabfolge wird so korrigiert. Infolgedessen konnten die Leberzellen wieder funktionierende PAH-Enzyme herstellen.
Die Forscher konnten feststellen, dass das neues Gen-Editierwerkzeug sehr viel effizienter ist als die klassische Crispr/Cas9 Methode: Bis zu 60 Prozent aller fehlerhaften Genkopien in der Mäuseleber wurden korrigiert. Dies führte dazu, dass die Phenylalanin-Konzentration auf die Normalwerte sank und Tiere nach der Behandlung mit dem Gen-Editierwerkzeug keine Krankheitsanzeichen mehr zeigten. „Dieser Ansatz hat ein hohes Potenzial für Anwendungen im Menschen, sagt Gerald Schwank. Allerdings sei die vorliegende Studie erst ein Machbarkeitsbeweis. Klinische Studien müssten folgen, um die Wirksamkeit des neuen Gen-Editierwerkzeugs in anderen Tieren und dereinst auch im Menschen zu prüfen.
Villiger, L/Grisch-Chan, HM/Lindsay, H. u.a. (2018). Treatment of a metabolic liver disease by in vivo genome base editing in adult mice. Nature Medicine. doi 10.1038/s41591-018-0209-1
Individuelle Stressempfindlichkeit, Zuckerstoffwechsel und Gehirnfunktion hängen zusammen
Chronischer Stress gilt als ein Risikofaktor für die Entwicklung psychischer Erkrankungen wie depressive Störungen. Zudem kann er sich negativ auf den Stoffwechsel und besonders auf den Zuckerstoffwechsel auswirken. Nun haben Wissenschaftler der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie der Universitätsmedizin Mainz und des Deutschen Resilienz-Zentrums Mainz (DRZ) im Tiermodell untersucht, ob Stress, eine Störung des Zuckerstoffwechsels und psychische Symptome direkt und ursächlich miteinander verknüpft sind.
Sie konnten zeigen, dass sich in zeitlichem Zusammenhang mit Stress sowohl im Blut als auch in jenen Gehirnarealen, die für Lernen und Gedächtnisfunktionen verantwortlich sind, eine Störung des Glukosestoffwechsels entwickeln kann: Die gestressten Tiere wiesen erhöhte Blutzuckerwerte und eine deutliche Störung der Glukoseregulation im Gehirn auf und das sogar noch nach Beendigung der Stressphase. Für ihre Forschungen nutzten die Wissenschaftler den aus der Diabetesbehandlung bekannten SGLT-2-Hemmer Empagliflozin. Dieser sorgt dafür, dass vermehrt Glukose mit dem Urin ausgeschieden wird, wodurch der Blutzuckerspiegel sinkt. Durch die Behandlung mit Empaglifozin normalisierte sich die Störung des Glukosestoffwechsels.
Zudem entdeckten sie, dass nicht alle Tiere gleich stark reagierten. Innerhalb der Gruppe der gestressten Tiere gab es Untergruppierungen. So beobachteten sie sehr empfindliche, sogenannte suszeptible Tiere, die auf den Stress mit einer deutlichen Störung des...

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