Kleine Schnipsel mit großer Wirkung : wie microRNAs Herz-Kreislauf-Erkrankungen steuern

1993 stellte die Entdeckung winziger Stückchen von Ribonukleinsäuren, heute als microRNAs bekannt, die Wissenschaftler vor ein Rätsel. Erstmals beobachtet wurden sie in dem Fadenwurm C. elegans, einem einfachen, vergleichsweise leicht durchschaubaren Organismus. Was die Wissenschaftler verwirrte, war die Tatsache, dass diese microRNAs ganz offensichtlich nicht für Proteine kodierten. Welche Funktion haben sie dann? Inzwischen weiß man, dass sie eine wichtige Rolle bei der Genregulation spielen. Und das nicht nur im Fadenwurm: MicroRNAs sind evolutionär hoch konserviert, sie kommen auch in höheren Organismen vor. Im Menschen sind mehr als 1500 microRNAs beschrieben, und man geht davon aus, dass mindestens 30 Prozent der Gene direkt durch microRNAs reguliert werden. Das lässt sich auch für therapeutische Zwecke nutzen. In unserer Arbeitsgruppe erforschen wir insbesondere die Rolle der microRNAs bei Herz- und Gefäß-Erkrankungen

Beurteilung von neuen gentechnischen Züchtungsmethoden gemäss den Prinzipien des ökologischen Landbaus

Vorstellung der Züchtungstechniken, Auswirkungen auf den Biosektor, alternative Ansätze zu gentechnologischen Methoden

The relevance of depression-associated genes in neuronal in vitro systems.

Um neue Erkenntnisse über die Bedeutung der 15 „Depressionsgene“ im Gehirn für die Pathophysiologie der IFN-α-induzierten sowie der endogenen Depressionserkrankungen zu erlangen, wurde in dieser Dissertation zunächst ein in vitro-Zellkultursystem aus murinen hippocampalen und kortikalen Primärneuronen entwickelt. Durch Nachahmung einer Hepatitis-C-Virus-Therapie (HCV) durch Kostimulation mit murinem Interferon-alpha (mIFN-α) (1000 IU/ml) und dem TLR3-Agonisten Polyinosin:Polycytidylsäure (Poly(I:C)) (100 μg/ml) wurde eine starke Überexpression der „Depressionsgene“ Gch1, Disc1, Tor1b, Dynlt1 und Mef2a in primären Neuronen in vitro gezeigt. Stat1, Ube2L6, Rtp4 und Gbp1 wurden genau so wie in den in vitro Vorversuchen mit der hippocampalen HT22 Zelllinie höher als alle anderen „Depressionsgene“ exprimiert. Die schnelle Regulation dieser Gene lässt vermuten, dass diese als nützliche Marker für eine Depression geeignet sind. Die synergistische mIFN/Poly(I:C)-Wirkung förderte zugleich eine Überexpression der proinflammatorischen Zytokine Cxcl1, Cxcl10, Ccl5, Tnf, Il6 und Ifng auf molekularen und proteinbiochemischen Ebenen in hippocampalen und kortikalen Neuronen in vitro, die hauptsächlich einer STAT1-abhängigen transkriptionellen Antwort auf IFN-α unterliegen. Diese „Downstream“-Zytokine stellen einen möglichen Zusammenhang zwischen den Entzündungsprozessen im Gehirn und der Veränderung der Neurotransmitterbiosynthese durch eine synergetisch erhöhte Aktivität des Enzyms Indolamin-2,3-Dioxygenase (Ido1), des Serotonintransporters (Slc6a4) und -rezeptors (Htr1a) sowie durch eine gewebespezifische Veränderung der Expression des Dopamintransporters (Slc6a3) auf indirektem Weg in primären Neuronen in vitro dar. Da die transkriptionelle Antwort auf IFN-α in Neuronen vollständig von STAT1 abhängt, beeinflusst die in dieser Arbeit gefundene starke IFN/Poly(I:C)-vermittelte STAT1-Aktivierung in primären Neuronen die Induktion der proinflammatorischen Zytokine, die wiederum eine mögliche Überexpression von inflammatorischen Genen steuert. Durch einen gezielten STAT1-„Knockdown“ mittels RNAi- Technologie wurde eine signifikante Suppression der „Depressionsgene“ Gch1, Disc1, Mef2a in hippocampalen und kortikalen Neuronen in vitro nachgewiesen. Da erstens das Kandidatengen Gch1 in die Serotonin/Dopamin-Biosynthese involviert ist, zweitens Disc1 mit der Entstehung von Schizophrenie und Depression und drittens Mef2a mit der Hemmung des Neuritenwachstums und der kortikalen Entwicklung assoziiert ist, scheint die transiente STAT1-Suppression ein wirksames molekulares Target für die Hemmung der „Depressionsgen“-Funktion zu sein. Die STAT1-Suppression hat trotz anschließender mIFN/Poly(I:C)-Kostimulation ebenfalls eine signifikant hemmende Wirkung auf die Expression von Ccl5, Il6 und Cxcl10, der Ido1 und Slc6a4 in primären Neuronen. Somit spielt STAT1 eine wichtige Rolle im IFN-abhängigen Signalweg der Gehirnzellen und scheint ein Schlüsselmolekül in der Regulation der besonders wichtigen „Depressionsgene“, Neurotransmittermoleküle und der „Downstream“- Zytokine zu sein. Die gezielte STAT1-Suppression im Gehirn kann einem möglichen therapeutischen Ansatz zur Verbesserung/Minderung der Symptome einer exogenen/endogenen Depression dienen

Vererbungslehre auf schwankendem Grund: Von der Genetik zur Epigenetik

Die Frage nach der Vererbung von Eigenschaften bei Lebewesen beschäftigt den Menschen seit alters her: das ist Genetik. Auch lange schon beschäftigen sich Biologen mit der Frage, wie sich die vielen Tierarten im Laufe einer langen Stammesgeschichte herausbilden konnten: das ist Evolution. Wie wird Konstantes über Generationen bewahrt und Diverses/Neues eingeführt? Die überragenden Erfolge der Genetik haben uns im Glauben eingelullt, wir hätten diese Prozesse vollständig verstanden. Mit dem Aufkommen der so genannten Epigenetik kommen Grundlagen sowohl der Individual-, wie auch der Stammesentwicklung jedoch wieder ins Schwanken. In diesem Artikel will ich einen kleinen Einblick in das Feld der Epigenetik und ihre gesellschaftliche Relevanz geben