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Die größten Entdeckungen 2014

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Insulin-produzierende Betazellen, gewonnen aus embryonalen Stammzellen. Die Rezeptur für diese Verwandlung haben US-Forscher ermittelt. Quelle: Doug Melton

07.01.2015  - 

2014 hielt Ebola-Epidemie in Westafrika Mediziner und Gesundheitsforscher weltweit in Atem. Aber auch neue Entdeckungen in der Biomedizin haben das Forscherjahr 2014 geprägt. Für das Fachmagazin Science hat die Rosetta-Raumfahrt-Mission für den bedeutendsten wissenschaftlichen „Durchbruch des Jahres“ gesorgt. Dahinter folgen jedoch viele bahnbrechende Forschungsresultate aus der Biomedizin, von der Stammzellforschung über die Regenerative Medizin bis hin zur Molekularbiologie. Auch in der Werkzeugkiste der Forscher hat es vielversprechende Entwicklungen gegeben: Nature Methods kürte die Lichtscheiben-Fluoreszenzmikroskopie zur „Methode des Jahres 2014“.

Die wissenschaftliche Top-Errungenschaft lag für die Science-Redaktion zwar eher in der Raumfahrt – gekrönt durch die spektakuläre Landung eines Forschungsroboters auf dem Kometen „Tschuri“. Doch natürlich gab es auch 2014 aus den Laboren bemerkenswerte Resultate mit Relevanz für die Biotechnologie:

Regeneration für das Blut
Flösst man das Blut junger Mäuse älteren Tieren ein, so bilden sich in den Transfusion-Empfängern wieder mehr Muskelstammzellen. 2014 haben US-Forscher um Amy Wagers von der Harvard University dafür eine Ursache gefunden: Der Wachstumsfaktor GDF 11 – ein Eiweißmolekül, das im Blut von Jungtieren im Überfluss und später selten vorkommt – kann anscheinend Alterungsprozesse rückgängig machen. Das Protein verjüngt nicht nur das Herz, es lässt sogar Nervenzellen im Gehirn wachsen. Sowohl der Geruchssinn als auch die räumliche Orientierung verbesserten sich bei Mäusen mit mehr GDF11.
Mit Zellen gegen Diabetes
Aus dem Forschungszweig der Regenerativen Medizin kommt aus Sicht der Science-Redaktion noch ein weiterer Meilenstein des Jahres 2014, der für die Diabetes-Forschung und -Therapie einmal wegweisend sein könnte:  Seit mehr als einem Jahrzehnt haben Forscher versucht, insulinproduzierende Beta-Zellen aus embryonalen Stammzellen zu züchten. Sie könnten eines Tages die bei der Zuckerkrankheit zerstörten Beta-Zellen ersetzen. Zwei US-Forscherteams um Doug Melton gelang es, die bislang raffinierteste Rezeptur auszuarbeiten:  Aus verschiedenen Arten von Stammzellen entstanden somit insulinbildende Zellen. Noch können sie nicht beim Menschen eingesetzt werden, weil sie vermutlich von der Körperabwehr des Kranken zerstört würden. Aber zumindest lässt sich die Zuckerkrankheit Diabetes mit ihrer Hilfe genauer studieren.

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Manipulierte Erinnerungen
Biotechnologen haben mit Werkzeugen der Optogenetik  die Erinnerungen von Mäusen beeinflusst, indem sie den gefühlsmäßigen Inhalt der Erinnerung von gut zu schlecht und umgekehrt manipulierten. Allerdings gelang das alles bislang nur bei Mäusen. Diese nahmen einen Raum, in denen ihnen zuvor leichte Elektroschocks verabreicht worden waren, plötzlich als positiv wahr. Die Forscher nutzten eine Technik namens Optogenetik, um das Gedächtnis zu manipulieren. Die Optogenetik steuert mit Hilfe von Licht die Impulse von Nervenzellen des Gehirns. Irgendwann könnte sie eingesetzt werden, um traumatische Erinnerungen zu entschärfen. Aber das ist wirklich Science fiction.
Neue Buchstaben für den genetischen Code
Kalifornische Forscher haben das genetische Alphabet von Bakterien erweitert: Dem DNA-Code der Labormikrobe Escherichia coli fügten sie zusätzlich zu den bekannten vier Nukleotid-Bausteinen A,C, G und T noch X und Y hinzu. Dank dieser künstlichen Basen können Biotechnologen nun Proteine nicht mehr nur aus den 20 natürlichen Aminosäuren zusammenzubauen, sondern das Repertorie um viele weitere künstliche Bausteine ergänzen. So lassen sich Wirkstoffe herstellen, die heute nur sehr aufwendig chemisch synthetisiert werden könnten. Gleichzeitig gilt das Verfahren als sicher – außerhalb des Labors sind die Designer-Mikroben nicht lebensfähig.
Lichtscheibenmikroskopie ist Methode des Jahres
Wie Science kürt auch die Fachzeitschrift Nature Methods traditionell die wichtigsten Methoden und Technologien des zurückliegenden Jahres. 2014 stach für die Redaktion die sogenannte Lichtscheiben-Fluoreszenzmikroskopie ( Light-sheet fluorescence microscopy - LSFM) heraus. Das Besondere: bei diesem fluoreszenzmikroskopischen Verfahren wird nur eine dünne Schicht in der Probe mittels eines Lichtblatts beleuchtet, typischerweise einige Mikrometer. Verglichen mit herkömmlicher Fluoreszenzmikroskopie führt dies zu besserer Auflösung und deutlich vermindertem Bildhintergrund. Außerdem werden negative Effekte durch Bleichen oder lichtinduzierten Stress in biologischen Proben vermindert. „Wegen ihres Potenzials als schnelles, behutsames Verfahren für die Bildgebung in drei Dimensionen haben wir die LSFM als Methode des Jahres ausgewählt“, so die Nature Methods-Redaktion.

© biotechnologie.de/pg
 

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