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Erblicher Wandertrieb

Die Weibchen der Grünen Meeresschildkröte (Chelonia mydas) werden auf der Wanderung zu ihren Legeplätzen wahrscheinlich von ihren Genen geleitet. Rund 30 Jahre nach ihrer Geburt suchen die geschlechtsreifen Weibchen ihre Eiablageplätze in der Karibik oder am Atlantik auf, wobei manchmal Tausende von Kilometern zurückgelegt werden.

Grüne Meeresschildkröte im Ozean vor der thailändischen Küste (Von Schuetze77 aus der deutschsprachigen Wikipedia, CC BY-SA 3.0)

Wie man aus Untersuchungen an markierten Tieren weiß, kehren die Weibchen dann in jeder Saison an „ihren“ Legeplatz zurück. Dieses faszinierende Verhalten ließe sich sowohl durch schlichte Vererbung als auch durch eine „soziale“ Theorie erklären, wonach jungfräuliche Weibchen auf dem offenen Meer mit erfahrenen Artgenossen zusammentreffen, von denen sie zur ersten Eiablage geleitet werden. Gemäß der sozialen Theorie halten die Schildkröten dann an dem Ort fest, wo sie das Brutgeschäft erstmals erfolgreich bestreiten.

Anne Meylan vom Florida Meeresforschungsinstitut und ihre Kollegen Brian Bowen und John Avise von der Universität Georgia haben nun das Erbmaterial in den Mitochondrien der Tiere untersucht. Diese Zellbestandteile werden nur von mütterlicher Seite vererbt, es findet also bei der Befruchtung keine Durchmischung des mitochondrialen Erbmaterials (mtDNA) statt. Spontane Veränderungen in der mtDNA, die sich im Laufe der Zeit ansammeln, geben deshalb Hinweise auf die Verwandtschaftsbeziehungen zwischen den Organismen.

Den Biologen gelang es, eingefangene weibliche Schildkröten anhand ihrer mtDNA den verschiedenen Brutkolonien zuzuordnen. Dies aber spricht gegen die soziale Theorie, nach der ein Austausch des Erbmaterials zwischen den Kolonien stattfinden müsste. Dies hat Auswirkungen auf Schutzbemühungen für die Schildkröten: Sollte die Wahl der Brutplätze genetisch festgelegt sein, so ist jegliche Umsiedelung von Zuchttieren an neue Eiablageplätze zum Scheitern verurteilt.

(gekürzte Version erschienen in der WELT am 7. Juli 1990. Letzte Aktualisierung am 13. März 2017)

OriginalliteraturMeylan AB, Bowen BW, Avise JC. A genetic test of the natal homing versus social facilitation models for green turtle migration. Science. 248(4956):724-7

Software-Test PC Globe

Elektronischer Atlas und aktuelles Jahrbuch zugleich ist PC Globe 3.0. Die Datenbanken der Vereinten Nationen, der Weltbank und verschiedener amerikanischer Behörden bis zum CIA wurden für die Erstellung des Programmes herangezogen. Karten des gesamten Globus lassen sich darstellen. Mit Cursortasten oder der Maus können 177 Länder angewählt werden, für die einzelnen Länder wiederum lassen sich die großen Städte (1300 insgesamt) sowie Höhenkarten und geographische Besonderheiten anzeigen, was mit EGA- oder VGA-Karte ein farbenfreudiges Vergnügen ist.

Blitzschnell erscheinen Staatenverbände, wie die Opec oder der Warschauer Pakt auf dem Globus in frei definierbaren Farben. Dem Reisenden mit Laptop besorgt PC Globe die Umrechnung seiner Devisen; Entfernungsangaben zwischen den Städten werden ebenso bewältigt wie die Anzeige der jeweiligen Zeitzone. Sehr ergiebig ist die bereits erwähnte Datenbank, der sich Details über die Anzahl der Zahnärzte in Uganda (17) ebenso entnehmen lassen wie Uruguays Einnahmen aus dem Tourismus (443 Millionen Mark jährlich).

Altersverteilung, Sprach- oder Religionszugehörigkeit, Staatsoberhaupt – PC Globe lässt wenige Fragen unbeantwortet. Interessant ist auch der Vergleich der vorhandenen Daten – so macht Erdkunde Spaß. Einträge durch den Benutzer sind leider nicht möglich, sodass dieser sich an die geplanten jährlichen Updates halten muss, die zwischen 30 und 50 Mark kosten sollen.

Daten können im Lotus-1-2-3-Format exportiert werden, Bildschirminhalte lassen sich als PCX- (Paintbrush)Dateien speichern. Bedienung und Installation des Programmes sind einfach, allerdings ist die Unterstützung für nur eine Handvoll Drucker etwas mager ausgefallen.

„PC Globe 3.0“, Markt und Technik Verlag; für IBM PC/XT, IBM PC/AT und PS/2-Computer und Kompatible; 169 Mark.

(erschienen in der WELT am 6. Juli 1990)

Was ist daraus geworden? Laut Wikipedia erschienen noch zwei weitere Ausgaben unter dem Namen PC Globe, eine weitere unter dem neuen Besitzer Broderbund mit dem neuem Namen PC Globe Map-n-Facts. Die hier besprochene Version gibt es als „Abandonware“ noch kostenlos zum Download bei WinWorld. Eine zeitgemäße und verhältnismäßig günstige Alternative ist der Fischer Weltalmanach 2017 mit CD-ROM..

Software-Test DR DOS 3.41

Betriebssysteme sind unerlässlicher Bestandteil eines jeden Computers – sie bilden die Schnittstelle zwischen dem Benutzer und den gekauften Anwenderprogrammen. Gleichzeitig übernimmt ein ideales Betriebssystem die Rolle eines Werkzeugkastens, mit dem der Rechner auf die individuellen Bedürfnisse des Anwenders eingestellt werden kann.

Soweit zur Theorie. In der Praxis jedoch musste sich zumindest der Anfänger bisher durch langweilige und schwer verständliche Handbücher quälen, um wenigstens eine Handvoll der simpelsten Befehle zu erlernen. DR DOS von Digital Research bietet hier eine echte Alternative. Das Programm ist voll kompatibel zur Version 3.3 des Industriestandards, der von IBM (PC-DOS) und der Firma Microsoft (MS- DOS) bestimmt wird, verfügt aber über einige zusätzliche Leistungen.

Die Installation von DR DOS wird über ein Menü gesteuert; eine Hilfefunktion erklärt die verschiedenen Auswahlmöglichkeiten, darunter auch solche, auf die der normale DOS-Anwender – wenn überhaupt – erst nach einiger Zeit stößt. Eine Besonderheit des Programms ist der Passwortschutz, der auf drei „Sicherheitsebenen“ möglich ist. Damit kann selektiv das Lesen, Editieren und Kopieren oder das Löschen und Umbenennen von Dateien kontrolliert werden.

Außerdem verfügt DR DOS über einen Editor, ein rudimentäres Textverarbeitungsprogramm also, das die Bearbeitung von Stapeldateien und ähnlichem erleichtert. Ein Eingabepuffer, dessen Größe vom Benutzer bei der Installation festgelegt werden kann, speichert die zuletzt eingegebenen Befehle an das Betriebssystem, was einige Schreibarbeit ersparen kann. DR DOS verwaltet Festplatten bis zu 512 Megabyte, bietet aber weder eine grafische Benutzeroberfläche noch Mausunterstützung.

„DR DOS 3.41“ von Digital Research; für IBM PC/XT, IBM PC/AT und PS/2 Computer und Kompatible; 150 DM.

(erschienen in der WELT vom 2. Juli 1990)

Was ist daraus geworden? Ein ausführlicher Artikel in der Wikipedia enthält alles Wissenswerte. Die Webseite, auf die dort verwiesen wird, ist zwar ziemlich verwaist, bestellen kann man die letzte Version aber immer noch . Für $79 !

BH gegen Brustkrebs

Mit einem Büstenhalter voll moderner Messelektronik soll das Risiko, an Brustkrebs zu erkranken, ermittelt werden. Der von dem Pathologieprofessor Hugh Simpson an der Universität Glasgow entwickelte BH verfügt über 16 Temperaturfühler, die ihre Messungen im Abstand von 64 Sekunden vornehmen. Bis zu 4000 Messwerte können gespeichert und zur Auswertung direkt in einen Computer eingespeist werden.

Simpson und sein Kollege Keith Griffiths vom Tenovus Institut in Cardiff werteten die Temperaturschwankungen in der Brust während des weiblichen Zyklus aus, die bei 15 Probandinnen ermittelt wurden. Gemäß den Vorhersagen der Forscher hatten vorbelastete Frauen, denen bereits einmal Krebsgewebe entfernt worden war, eine Temperaturkurve, die sich deutlich von der unbelasteter Probandinnen unterschied.

Bei Frauen, die keiner Risikogruppe angehören, ändert sich demnach die Brusttemperatur mit der Menge des Schwangerschaftshormons Progesteron im Blut. Dies führt dazu, dass die Brüste ihre höchste Temperatur vier Tage nach dem Hormonmaximum erreichen. In den vorbelasteten Frauen allerdings war dieser Zusammenhang zwischen Hormonzyklus und Brusttemperatur verloren gegangen.

Simpson und Griffiths halten es für möglich, dass ihre Erfindung Frauen mit erhöhtem Krebsrisiko schon Jahre vor der Entwicklung einer Geschwulst erkennen kann. Allerdings dämpften die Forscher allzu hohe Erwartungen mit dem Hinweis, dass die bisherigen Erkenntnisse noch durch weitere Forschungen bestätigt werden müssen.

(erschienen in der WELT vom 24. Juni 1990)

Quelle: Vines, G: Bra measures younger women’s risk of cancer. New Scientist, 17. März 1990

 

Künstliche Leber im Tierversuch erfolgreich

Man nehme: einige Streifen feinfaseriges Gore-Tex („Engelshaar“), etwas Kollagen und dazu einen Schuss Wachstumsfaktor und ein paar Leberzellen. Nach sorgfältigem Mischen dieser „Zutaten“ erhält man ein Kunstorgan, das in der Lage ist, die Funktion einer Leber zu übernehmen. Was wie die Phantasie eines Science-fiction-Autors anmutet, wurde im Tierversuch bereits erfolgreich erprobt.

Das „Neo-Organ“, entwickelt von den amerikanischen Forschern John Thompson und Thomas Maciag, entsprang dem Versuch, angeborene Mangelkrankheiten durch die Gabe gesunder Zellen zu beheben. Dazu waren zwei Hürden zu nehmen: Ohne ausreichende Nährstoff-Versorgung können nur wenige Zellen überleben. Erst wenn über Blutgefäße Sauerstoff und Zucker geliefert werden, kann sich das Kunstorgan entwickeln.

Thompson und Maciag lösten beide Probleme, indem sie fein gesponnene Gore-Tex-Fäden mit dem Eiweiß Kollagen überzogen und dann in einer Nährlösung bebrüteten, die das biologische Signalmolekül HBGF enthielt. Die schwammartigen Gebilde wurden dann in die Bauchhöhle von Ratten eingepflanzt und zunächst sich selbst überlassen.

Als die Forscher vier Wochen nach der Operation die Bauchhöhle wieder öffneten, trauten sie kaum ihren Augen: Offensichtlich von HBGF angelockt, hatten sich Blutgefäße ausgebildet, die das Kunstorgan mit dem umliegenden Gewebe verbanden. Unter dem Mikroskop konnten die Wissenschaftler verschiedenste Zelltypen entdecken, die sich um die Gore-Tex-Fäden gruppiert hatten – Muskelgewebe und sogar Nervenzellen haben sie gefunden.

In einem zweiten Experiment wurde versucht, mit Hilfe der entstandenen Neo-Organe eine Erbkrankheit zu korrigieren. Die Forscher nahmen Ratten, deren Leber nicht mehr den Gallenfarbstoff Bilirubin entgiften konnte – die Tiere litten also an Gelbsucht. Die Forscher besiedelten die Neo-Organe mit gesunden Leberzellen und schon am nächsten Tag sank der Bilirubingehalt des Blutes deutlich ab. Die transplantierten Zellen hatten in dem Neo-Organ ein neues Zuhause gefunden und begannen sofort mit der Entgiftungsarbeit. Nach etwa drei Wochen hatte die künstliche Leber ihre Arbeit voll aufgenommen und auch sechs Monate später funktionierte das Neo-Organ noch einwandfrei.

Auch beim Menschen sind eine Reihe von Krankheitsbildern bekannt, die auf einen gestörten Billrubinstoffwechsel zurückgehen. Thompson und Maciag sehen hier eine Vielzahl von Anwendungen. Auch die Milz und Herzkranzgefäße haben die Wissenschaftler im Visier. Thompson ist besonders von der Aussicht begeistert, dass die Kunstorgane auch Nervenzellen bilden könnten und denkt dabei an die Opfer der Alzheimerschen Krankheit und anderer Störungen des Nervensystems.

Die Befürworter einer Gentherapie am Menschen sind ebenfalls hellhörig geworden. Sie sehen in den Neo-Organen ein geeignetes Vehikel, um gentechnisch veränderte Zellen in den menschlichen Organismus einzuschleusen. Dort könnten sie dann vor Ort die verschiedensten Wirkstoffe produzieren und so als Medikamentendepot dienen.

Gegen Herz- und Kreislauferkrankungen werden in den Laboratorien bereits neue Waffen geschmiedet. Genetisch programmierte Endothelzellen könnten die verschiedenen Wirkstoffe direkt in die Blutbahn abgeben. James Wilson von der Universität Michigan hat die ersten Versuche an Hunden bereits erfolgreich abgeschlossen. Während Wilson künstliche Arterien mit seinen Zellen besiedelte, gelang es seinem Kollegen Gary Nabel, die beschädigten Blutbahnen einer Schweinerasse neu auszukleiden. Bisher haben beide Arbeitsgruppen nur einen „Genmarker“ benutzt, der es ihnen erlaubte, den Weg der implantierten Zellen zu verfolgen.

Schon bald aber soll das Gen für TPA zum Einsatz kommen, wodurch Blutgerinnsel aufgelöst oder verhindert werden könnten. Dazu müsste die – bekannte – Erbinformation für die Herstellung von TPA in die Zelle eingeschmuggelt werden. Ein „genetischer Schalter“ würde dafür sorgen, daß die Produktion dieser lebenswichtigen Substanz durch den behandelnden Arzt reguliert werden könnte. Mit der gleichen Methode ließe sich möglicherweise der Arterienverkalkung beikommen. Bluter und Zuckerkranke sind weitere Patientengruppen die für eine derartige Therapie in Frage kämen.

Auch bei der Behandlung von Aids könnten die neuen Erkenntnisse zu Fortschritten führen. French Anderson vom Nationalen Gesundheitsinstitut in Maryland hat sich zusammen mit Robert Gallo vom Nationalen Krebsinstitut, bereits eine Strategie überlegt, wie das Aids-Virus (HIV) zu attackieren sei. Sie wollen ein Eiweiß namens CD4 nutzen, das theoretisch in der Lage ist, dem Virus den Zugang zu seinen Wirtszellen zu versperren, CD4 befindet sich zurzeit in der ersten Phase der klinischen Versuche, in einem Stadium also, in dem das Eiweiß an einer kleinen Zahl von Patienten auf seine Verträglichkeit untersucht wird.

Allerdings werden die Moleküle, die mehrmals täglich gespritzt werden müssen, im Blut der Patienten innerhalb kürzester Zeit wieder abgebaut. Andersons Team hat daher den molekularen Bauplan für CD4 in weiße Blutkörperchen (Lymphozyten) eingebaut. Wenn es den Forschern gelingt, diese Lymphozyten zur Produktion größerer Mengen an CD4 zu „überreden“, sollen die Zellen in die Bauchhöhle von Aids-Patienten implantiert werden. Im Inneren eines Neo-Organs könnten die manipulierten Lymphozyten dann das Aids-Virus über längere Zeiträume hinweg in Schach halten.

(leicht gekürzt erschienen in der WELT vom 23. Juni 1990)

Was ist daraus geworden? „Künstliche Organe“ im Sinne dieses Artikels gibt es für den routinemäßigen Einsatz in der Praxis noch immer nicht. Am nähesten ´dran scheint die Forschung mit einer Bauspeicheldrüse aus der Retorte für Typ-1-Diabetiker. Zur Entgiftung außerhalb des Körpers wurde aber das technische System MARS entwickelt und zugelassen bei chronischem Leberversagen von Neugeborenen, Kleinkindern und Kindern, die auf ein Spenderorgan warten.

Die Spürhunde des Immunsystems

Warum gibt es trotz jahrzehntelanger Forschung immer noch nicht die „Pille gegen den Krebs“, jene „magischen Kugeln“, von denen zur Jahrhundertwende einer der Väter der Immunologie, Paul Ehrlich, träumte? Tumoren, so meinte er, wurden Strukturen aufweisen, die bei gesunden Zellen nicht vorkommen. Das Immunsystem würde diese „tumorspezifischen“ Strukturen (Antigene) erkennen und die meisten kranken Zellen vernichten.

Nach den tumorspezifischen Antigenen suchen die Wissenschaftler noch heute. Als wichtigstes Werkzeug dient ihnen dabei eine besondere Klasse von Biomolekülen, die der Organismus zur Abwehr fremder Substanzen herstellt, die Antikörper. Diese Y-förmigen Eiweißmoleküle werden von den B-Zellen des Immunsystems gebildet. Man schätzt, dass sie zwischen einer und hundert Millionen verschiedene Antikörper produzieren. Jeder dieser Antikörper erkennt nur eines von unzähligen möglichen Antigenen.

Georges Köhler entwickelte 1974 ein Verfahren, mit dem sich einzelne Antikörper beliebig vermehren ließen. Heute ermöglichen diese „monoklonalen“ Antikörper (mAKs) eine rasche Identifizierung von Mikroorganismen und helfen bei der Diagnose vieler Krankheiten. Auch für die Erkennung und Behandlung von Krebserkrankungen erhofften sich die Forscher Fortschritte von den mAKs. Doch der Optimismus war voreilig – diese Bilanz zog jetzt Prof. Sabine von Kleist (Freiburger Institut für Immunbiologie) auf der 62. Titisee-Konferenz des Boehringer Ingelheim Fonds.

Herstellung monoklonaler Antikörper am Nationalen Krebsforschungsinstitut der USA (NCI)

Einig waren sich die Forscher darin, dass mAKs zwar keine Wunder vollbringen können, dennoch aber schon heute in der Diagnose von Krebs eine wichtige Rolle spielen. „Ich glaube nicht, dass die Krebserkennung mit monoklonalen Antikörpern zur Routinetechnik wird, vielmehr wird dies immer nur eine zusätzliche diagnostische Maßnahme sein“, so dämpft Frau von Kleist die Hoffnungen. Denn obwohl es viele sogenannte Tumor-Marker gibt, Moleküle also, die auf Krebszellen gehäuft auftreten, blieb die Suche nach Molekülen, die ausschließlich auf Tumoren zu finden sind, beim Menschen bisher erfolglos. Die Hoffnung, mit mAKs alle Krebserkrankungen nachweisen zu können, bleibt daher Illusion.

Für Lungen-, Brust- und Leberkrebs etwa liegt die „Trefferquote“ zwischen 60 und 90 Prozent. Die meisten Tumoren werden heute durch Röntgenverfahren und mit Hilfe der Computertomographie entdeckt. Antikörper kommen besonders dann zum Einsatz, wenn Verdacht auf eine Krebserkrankung besteht, diese jedoch mit herkömmlichen Verfahren nicht nachgewiesen werden kann.

Auch bei Patienten, denen bereits ein Tumor entfernt wurde, sind mAKs zur Kontrolle wichtig. Sie können nämlich neu auftretende Geschwülste bereits in sehr frühem Stadium erkennen. Diese Information erleichtert es dem Arzt dann, seine Behandlung so abzustimmen, dass maximale Heilungschancen mit möglichst geringen Nebenwirkungen verbunden sind.

Um das Wiederfinden der Antikörper überhaupt zu ermöglichen, werden sie chemisch mit radioaktiven Substanzen oder mit Farbstoffen „gekoppelt“. Einmal in die Blutbahn des Patienten gelangt, suchen sie sich wie Spürhunde ihr Ziel und „beißen“ sich daran fest. Die Strahlung, die beim radioaktiven Zerfall entsteht, ermöglicht es dann, die Position zuvor unsichtbarer Krebszellen zu ermitteln. Die farbigen Antikörper dagegen verraten sich erst bei der mikroskopischen Betrachtung von Gewebeproben durch ein intensives grünes oder rotes Leuchten.

Schon bald nach der Aufklärung der komplizierten Regeln, nach denen diese Moleküle aus mehreren Eiweißketten zusammengesetzt werden, versuchten einige Forscher, die Eigenschaften der Antikörper gezielt zu verändern. So ist etwa die „Lebenserwartung“ eines Antikörpers von einem Baustein abhängig, der als „Konstante Region“ bezeichnet wird und etwa dem Stamm des Ypsilon entspricht. Jim Primus nutzt diese Erkenntnis, um Antikörper mit maßgeschneiderter Lebensdauer zu produzieren. Kurzlebige mAKs für die Tumorerkennung, langlebige für die gezielte Zerstörung von entarteten Zellen sind das Ziel dieser Arbeit.

Dazu bringt Primus jeweils eines von mehreren möglichen Genen für die Konstante Region in seine Zellen. An Mäusen erprobt Primus derzeit Antikörper, die nur aus einer, statt aus vier Eiweißketten bestehen. Diese Kunstprodukte sollten besser verträglich sein und wegen ihrer reduzierten Größe schneller in den Tumor eindringen können.

Langfristig sollen Antikörper nicht nur beim Nachweis, sondern auch bei der Zerstörung von Tumorzellen zum Einsatz kommen. Dabei werden die Antikörper mit einem „Sprengsatz“ versehen. Dazu koppelt man starke Gifte an die mAKs, die dann direkt am Tumor ihre tödliche Wirkung entfalten. Auch stark radioaktive Substanzen werden benutzt. Beim Zerfall dieser Stoffe werden die gebundenen Zellen mit energiereicher Strahlung bombardiert und – im Idealfall – abgetötet. In Tierversuchen wurden mit dieser Behandlungsform schon erste Erfolge erzielt, die Anwendung am Menschen aber macht nur langsame Fortschritte.

Jean-Piere Mach vom Biochemischen Institut der Universität Lausanne warnt vor allzu hohen Erwartungen. Der Mediziner war einer der ersten, der radioaktiv markierte Antikörper am Patienten erprobte. Das Problem besteht darin, das Zerstörungspotential der „vergifteten“ Eiweißstoffe auf die Tumorzellen zu begrenzen. Hier schließt sich der Kreis: Auch die mAKs sind nicht spezifisch genug; sie binden an gesunde Zellen und strahlen auf ihrem Weg durch die Blutbahn. In der Regel wird dabei das blutbildende Knochenmark derart in Mitleidenschaft gezogen, dass eine Transplantation erforderlich ist.

Obwohl Mach eine enorme Strahlungsdosis (2000 bis 3000 rad) auf die Krebszellen zu richten vermag, können Heilungserfolge nur bei einem kleinen Teil der Patienten erzielt werden. Gelänge es, durch verbesserte Antikörper die Belastung für gesundes Gewebe konstant zu halten und die Dosis für die Krebszellen nochmals zu verdoppeln, ließen sich deutlich bessere Resultate erzielen.

Vielleicht aber sind die mAKs gar nicht das Ei des Kolumbus. Mit einer „aktiven Immuntherapie“ will Volker Schirrmacher vom Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg die Killerzellen (zytotoxische T-Lymphozyten) des menschlichen Körpers aktivieren. Diese besonders schlagkräftigen Zellen sind ohne fremde Hilfe nicht in der Lage, Tumorzellen zu erkennen.

Schirrmacher entfernte bei Mäusen operativ einen Tumor, der bereits begonnen hatte, lebensbedrohliche Tochtergeschwüre zu bilden. Dann infizierte er die so gewonnenen Krebszellen im Reagenzglas mit einem für Menschen ungefährlichen Virus. Die infizierten Tumorzellen wurden schließlich bestrahlt, um sie an einer weiteren Vermehrung zu hindern, und den Mäusen als Impfstoff verabreicht. In verschiedenen Versuchsreihen überlebten zwischen 50 und 80 Prozent der so behandelten Tiere; Mäuse, denen nur der primäre Tumor entfernt worden war, starben dagegen allesamt an dessen aggressiv wuchernden Tochtergeschwüren.

„Wir glauben, dass wir die Tumorzellen ausgelöscht haben und nicht nur deren Wachstum verlangsamen konnten“, kommentiert der Immunologe. Doch was war passiert? Schirrmacher vermutet, dass die geheilten Mäuse ihr Leben den Viren verdanken. Offenbar wurden Tumorantigene in Kombination mit Virusbestandteilen so präsentiert, dass die Killerzellen die fremden Strukturen erkennen konnten. Zusätzlich könnten die Viren zur Produktion von Signalmolekülen wie Interferon und Interleukin geführt haben und somit ein ganzes Spektrum von verschiedenen Immunzellen aktiviert haben.

Mittlerweile wurde diese Art der Krebstherapie bereits an den ersten Patienten erprobt. Die Hinweise darauf, dass das Immunsystem auf diese Art der Impfung reagiert, sind deutlich, schwere Nebenwirkungen waren nicht zu beobachten. Noch ist aber nicht genug Zeit verstrichen, um auch einen möglichen Heilungserfolg der aktiven Immuntherapie zu beurteilen.

Mittlerweile wurde diese Art der Krebstherapie bereits an den ersten Patienten erprobt. Die Hinweise darauf, daß das Immunsystem auf diese Art der Impfung reagiert sind deutlich, schwere Nebenwirkungen waren nicht zu beobachten. Noch ist nicht genug Zeit verstrichen, um auch einen möglichen Heilungserfolg der aktiven Immuntherapie zu beurteilen.

„Krebs ist zu schwer“, soll Ehrlich resigniert haben, nachdem jahrelange Versuche gescheitert waren, einen Impfstoff zu entwickeln. Auch wenn die „Pille gegen den Krebs“ ein Wunschtraum bleiben wird: die Erfolge der letzten Jahre nähren die Hoffnung, den Altvater der Immunologie doch noch zu widerlegen.

(leicht gekürzt erschienen in der WELT am 9. Juni 1990. Letzte Aktualisierung am 12. März 2017)

Was ist daraus geworden? Der Besuch meiner ersten Titisee-Konferenz im Jahr 1990 hat mich damals fasziniert – auch wenn die Stimmung angesichts nur langsamer Fortschritte eher gedämpft war. Viele der dort versammelten Wissenschaftler sollten später bedeutende Beiträge im Kampf gegen den Krebs leisten. Der Eingangs erwähnte Georges Köhler hatte für seine Methode zur Zucht monoklonaler Antikörper im Jahr bereits im Jahr 1984 den Medizin-Nobelpreis bekommen und verstarb 1995 an einer Lungenentzündung. Sein Vermächtnis besteht aus einer gewaltigen Zahl von monoklonalen Antikörpern, die heute sowohl bei der Diagnose, als auch bei der Therapie vieler Krebsarten zum Einsatz kommen.

Trainingsprogramm für aggressive Abwehrzellen

Heftige Kritik üben einige Experten an einer neuen Form der Krebsbehandlung, die derzeit in mehreren US-Kliniken erprobt wird. Diese „adaptive Immuntherapie“ erfülle nicht die in sie gesetzten Erwartungen und sei zudem teurer und mit mehr Nebenwirkungen verbunden als vergleichbare Verfahren.

Arzt, Forscher, Lebensretter: Steven A. Rosenberg im Jahr 2008 (Foto: Rhoda Baer, NCI)

Entwickelt wurde die Therapie von Steven Rosenberg, Chefchirurg am amerikanischen Krebsforschungsinstitut in Maryland. Rosenbergs erklärtes Ziel ist es, Krebserkrankungen durch „trainieren“ der körpereigenen Abwehrzellen zu bekämpfen. Dazu werden den Patienten zunächst weiße Blutzellen (Lymphozyten) entnommen, die dann im Labor mit dem Signalmolekül Interleukin-2 (IL-2) „gefüttert“ werden. Das gentechnisch hergestellte Eiweiß kann die Lymphozyten in aggressive Killerzellen (LAK) verwandeln. Zusammen mit IL-2 werden die kräftig vermehrten LAK schließlich in die Blutbahn der Patienten zurückgespritzt. Von dort gelangen sie in jeden Winkel des Körpers, um ihre zerstörende Wirkung an Krebsgeschwüren zu entfalten.

Naturgemäß ist ein derartiger Eingriff mit schweren Nebenwirkungen verbunden. Die Vermehrung der Lymphozyten im Gewebe des Patienten kann die Funktion lebenswichtiger Organe beeinträchtigen. Als Folge der IL-2-lnjektionen sammeln sich große Flüssigkeitsmengen im Gewebe an. Manchmal müssen die Patienten deshalb in der Intensivstation gepflegt werden. Die adaptive Immuntherapie ist also mit enormen Belastungen für die Patienten verbunden; zudem kann eine Behandlung bis zu 50000 Mark kosten.

An der Frage, ob Rosenbergs Methode anderen Behandlungsformen wirklich überlegen ist, scheiden sich die Geister. Der Mediziner sieht sich genötigt, „seine“ Form der biologischen Krebsbekämpfung gegen die Vorwürfe mancher Kollegen zu verteidigen. Die Immuntherapie „kann wirkungsvoll sein. Bisher kann die Methode nur einer begrenzten Zahl von Patienten helfen, aber vielleicht ist das nur ein Anfang.“

Nach der Veröffentlichung der ersten Ergebnisse im Jahr 1985 habe die Öffentlichkeit ihre Erwartungen zu hoch geschraubt, sagte Rosenberg in einem Interview. Damals kam es unter 25 „hoffnungslosen Fällen“, bei denen alle Heilungsversuche mit herkömmlichen Verfahren versagt hatten, bei elf zu einer Reduktion oder gar zum völligen Verschwinden der Tumoren.

Damit war bewiesen, dass man sogar größere Krebsgeschwüre im Menschen mit biologischen Methoden bekämpfen kann. Neue Daten aus Rosenbergs Arbeitsgruppe, die an 177 Patienten gewonnen wurden, sind weniger beeindruckend als die ersten Ergebnisse. Dennoch: Bei Nierenkrebs und bösartigem Hautkrebs verschwanden die Tumoren in zehn Prozent aller Fälle vollständig. In ebenso vielen Fällen gelang es, die Größe der Tumoren auf die Hälfte zu reduzieren.

Kliniken außerhalb des amerikanischen Krebsforschungsinstitutes allerdings erzielen mit der adaptiven Immuntherapie weniger deutliche Erfolge. Bei Nierenkrebspatienten etwa wurde ein vollständiger Rückgang der Tumoren nur in jedem 50. Fall beobachtet, auch eine Größenreduktion gelang nur halb so oft wie in Rosenbergs Arbeitsgruppe. Umstritten ist auch die Frage, ob die Teilerfolge, die mit der adaptiven Immuntherapie erzielt wurden, vielleicht nur auf der Wirkung des Interleukins beruhen. Zu diesem Ergebnis kommt nämlich eine neue Untersuchung des Unternehmens Hoffmann-La Roche. Die Gabe von IL-2 alleine wäre nicht nur technisch einfacher zu bewältigen; sie ist auch wesentlich billiger als Rosenbergs ausgefeiltes Konzept.

Rosenberg ist dennoch davon überzeugt, auf dem richtigen Weg zu sein. Auf der Suche nach weiteren Immunzellen, die Krebsgeschwüre bekämpfen können, fand er in operativ entfernten Tumoren die „tumor-infiltrierenden“ weißen Blutzellen (TIL). Bei ersten klinischen Versuchen an Hautkrebspatienten erwiesen sich die TIL – wiederum nach Stimulation mit Interleukin – als noch bessere Tumorkiller als LAK. Schon lange hat Rosenberg Pläne in der Schublade, die LAK und TIL gentechnisch zu verändern und somit noch wirksamer zu machen. Innerhalb eines Jahres könnte der Chefchirurg so zum weltweit ersten Gentherapeuten werden. übertriebene Hoffnungen auf einen plötzlichen Durchbruch in der Krebsbehandlung scheinen – auch angesichts der jüngsten Erfahrungen – dennoch fehl am Platz.

(leicht gekürzt erschienen in der WELT am 6. Juni 1990, letzte Aktualisierung am 9. März 2017)

Was ist daraus geworden? Rosenberg hat viele Rückschläge hinnehmen müssen und stand oft in der Kritik. Heute ist er anerkannt als einer der Pioniere der modernen Krebstherapie. Mit seiner Immuntherapie und mit gentherapeutischen Verfahren habe er „lebensrettende Behandlungen für Millionen von Krebspatienten entwickelt“, urteilte beispielsweise die Washington Post. Eine gentechnisch hergestellte Variante von Interleukin-2 ist zur Behandlung des Nierenzellkarzinoms zugelassen, in den USA auch beim fortgeschrittenen (metastasierten) schwarzen Hautkrebs. Sehr empfehlenswert, aber schwer zu kriegen ist Rosenbergs Buch „Die veränderte Zelle„, aus dem Jahr 1992, in dem der Mediziner auch über seine Motive und den Umgang mit Niederlagen schreibt.

Forschung in der DDR – Ein Blick hinter die Kulissen

„Dies ist mein erster Vortrag, den ich in englischer Sprache halte. Fünfzig Jahre real existierender Sozialismus haben unseren Geist und unseren Verstand zerstört.“ Dr. Peter Stosiek hat sichtlich Mühe, seinen Zorn zu verbergen. Seine Präsentation auf dieser Fachkonferenz über neuere Aspekte der Krebsforschung nimmt einen ungewöhnlichen Anfang.

Bilder aus Görlitz sind zu sehen; zerfallene Häuserzeilen, Putz blättert von den Fassaden. Hier lebt und arbeitet der Mediziner, der am pathologischen Institut des Bezirkskrankenhauses solide wissenschaftliche Arbeit geleistet hat. Endlich kann Stosiek den westlichen Kollegen die Ergebnisse seiner Forschung vortragen. Stosiek ist nur einer von vielen ostdeutschen Wissenschaftlern, denen Reisen in das westliche Ausland jahrzehntelang verboten waren. Der Vortrag endet ebenso ungewöhnlich wie er begonnen hat: „Ich warne vor den Wendehälsen. Sie haben die Partei gewechselt, ihr Gedächtnis abgelegt und ihr Aussehen verändert – aber sie sind noch immer unter uns.“

Nicht nur für die zahlreich vertretenen ostdeutschen Wissenschaftler war die 62. Titiseekonferenz des Boehringer Ingelheim Fonds ein besonderes Ereignis. Neben den Westdeutschen Medizinern und Immunologen erlebten auch Teilnehmer aus den Vereinigten Staaten und Großbritannien, aus Frankreich und Österreich, aus Polen, der CSSR und der Sowjetunion deutsche Geschichte hautnah. Dr. Jim Primus spricht für viele, die einen rein wissenschaftlichen Verlauf der Tagung erwartet hatten: „Ja natürlich habe ich zuhause im Fernsehen gesehen, wie die Mauer fiel, habe die Ereignisse und Diskussionen verfolgt.“ Die enormen Veränderungen sind Primus aber erst im Verlauf der Konferenz wirklich bewusst geworden. Völlig offen berichteten die osteuropäischen Forscher von ihrer oft schwierigen und frustrierenden Arbeit unter den alten kommunistischen Regimen.

„Als erster und hoffentlich auch letzter DDR-Bürger“ hatte Prof. Günter Pasternak die traditionsreiche Veranstaltung organisiert. Der Direktor des Zentralinstitutes für Molekularbiologie in Berlin-Buch führt mit 650 Mitarbeitern eine der größten Forschungseinrichtungen der DDR. Pasternak, der die vom Runden Tisch für alle Institutsdirektoren geforderte Vertrauensabstimmung mit einer dreiviertel Mehrheit überstand, berichtete vor Journalisten über alte und neue Probleme für die rund 25000 Mitarbeiter der Akademie der Wissenschaften in der DDR.

Viele von Pasternaks Mitarbeitern etwa kannten ihre Westdeutschen Kollegen nur aus den Fachzeitschriften in den gut versorgten Bibliotheken. Nur jeder vierte wurde als zuverlässig genug eingeschätzt um in den privilegierten Reisekader aufgenommen zu werden, der Westreisen erst möglich machte. Geradezu albern mutet es an, dass die deutsch-deutsche Zusammenarbeit größtenteils über Drittländer abgewickelt werden musste. Auch Pasternak selbst war mehrmals in den Vereinigten Staaten und auch in Südamerika. Erst vor gut zwei Jahren kam es zu einer Annäherung, die ihm als Parteimitglied den Besuch westdeutscher Labors ermöglichte.

Der Fall der Mauer eröffnet eine ganz neue Dimension der Zusammenarbeit für die DDR-Wissenschaftler. Für sie wird die Forschung jetzt wahrhaft grenzenlos. Mitarbeiter in Pasternaks Institut etwa erhielten schon Angebote aus dem Westen, eine Verlockung der nicht jeder widerstehen kann. Denn selbst im Zentralinstitut für Molekularbiologie, das als eine der Vorzeige-Einrichtungen der alten Führung gilt, fehlte es nicht selten an Verbrauchsgegenständen wie bestimmten Chemikalien oder Zentrifugenbechern. Nicht selten, so Pasternak, hätten die Lieferzeiten über ein Jahr betragen.

Trotz mangelnder Devisen ist es den Ostdeutschen aber gelungen, den Anschluss an die rapide Entwicklung in der Biomedizinischen Forschung zu halten. „Wir beherrschen die Methoden der Gentechnik“, sagt Pasternak und verweist darauf, dass die pränatale Diagnose von Erbkrankheiten wie der Mukoviszidose oder der Duchenne’schen Muskeldystrophie in jedem Bezirkskrankenhaus möglich sei. Unter dem alten Regime sei auch die gentechnische Produktion von Stoffen vorangetriebenen worden, die in der Klinik zum Einsatz kommen sollen, ebenso die eigenständige Entwicklung von Nachweisverfahren zur Krebserkennung. Diese Arbeiten wurden vor allem unter dem Aspekt der internationalen Unabhängigkeit durchgeführt. Anders als in der Bundesrepublik war es dabei für DDR-Institute eine Selbstverständlichkeit, in enger Zusammenarbeit mit der Industrie auf eine schnelle Anwendung der erzielten Erfolge hinzuarbeiten. Allein in Pasternaks Institut wurde beispielsweise fast die Hälfte des offiziellen Jahreshaushaltes von 23 Millionen Ostmark durch die Industrie aufgebracht.

Heute jedoch muss sich der Spitzenwissenschaftler Sorgen um den Fortbestand seines Institutes machen; die weitere Finanzierung ist ungeklärt. „Wir können uns keine Phase in der Wiedervereinigung leisten, in der die Mitarbeiter nicht bezahlt werden, sonst sind die Leute weg“, mahnt der 57jährige der schon recht genaue Vorstellungen davon hat, wie die Zukunft der drei großen Institute in Berlin-Buch aussehen könnte. Am liebsten möchte er das Institut für Molekularbiologie mit denen für Krebsforschung und für Herz-Kreislauf verbinden.

So könnte ein „Gesundheitszentrum für ganz Deutschland“ entstehen, das mit über 1500 Mitarbeitern auch den größten Westdeutschen Forschungszentren Paroli bieten könnte. Allerdings, so betont Pasternak: „Wir wollen in Berlin-Buch kein Abklatsch des Deutschen Krebsforschungszentrums in Heidelberg sein.“ Stattdessen solle die biomedizinische Grundlagenforschung bis hin zur hochspezialisierten Betreuung der Patienten unter einem Dach erfolgen. Die Infrastruktur des Ostberliner Forschungszentrums böte hierfür ideale Voraussetzungen.

Ungeklärt bleibt allerdings, wer die Kosten für ein derartiges Großprojekt übernehmen soll. Pasternak glaubt, dass nach einer „Kreditierung für die Anfangszeit“ der Forschungskomplex in der Lage wäre, seine ökonomischen Grundlagen zu sichern. Derzeit allerdings werden vornehmlich Projekte mit Beteiligung westlicher Partner finanziert. „Wenn wir eigene Ideen selbst verwirklichen wollen, kriegen wir kein Geld, wir werden ausgehungert“ beklagt der Forscher und sieht Parallelen zur Politik: „Das ist wie mit der Parteienfinanzierung. Ost-CDU und Ost-SPD erhalten reichlich Geld, aber der Neue Aufbruch, der das Ganze in Gang gebracht hat, bekommt nichts“.

(Bericht von der 62. Internationalen Titiseekonferenz, 9. – 13. Mai 1990, geschrieben für die WELT, aber nach meinen Unterlagen niemals veröffentlicht. Mehr noch als die wissenschaftlichen Inhalte der Konferenz haben damals die Berichte der ostdeutschen Forscher meinen Horizont erweitert und mein Bild vom real existierenden Sozialismus geprägt.)

Aids-Impfstoff bei Schimpansen erfolgreich?

Ermutigende Resultate bei der Erprobung eines Aids-Impfstoffes an zwei Schimpansen melden Wissenschaftler des Pasteur Instituts in Paris. Sie impften jeden Affen gleich dreimal, und zwar jeweils mit verschiedenen, aber ähnlichen Substanzen. Die Tiere erhielten einen gereinigten Eiweißstoff aus der Hülle des Virus (gp 160) und ein künstlich hergestelltes Eiweißbruchstück (V3), das einem Virusprotein ähnlich ist.

Nach sechs Monaten konnte selbst mit der besten Nachweismethode kein Erbmaterial des Aids-Virus mehr im Blut entdeckt werden. Die Forscher warnen allerdings vor übertriebenen Hoffnungen. Derzeit könne man noch nicht sicher sein, dass der Impfschutz gegen HIV komplett sei. Man müsse die nächsten sechs Monate abwarten, um sichergehen zu können. Bevor die Impfung mit V3 an Patienten erprobt werden kann, muss sie nochmals erfolgreich an Schimpansen wiederholt werden.

(erschienen in der WELT am 23. Mai 1990)

Was ist daraus geworden? Etwa 80 verschiedene Studien mit Impfstoffen gegen HIV hat es bisher gegeben, darunter auch solche, die V3 und/oder gp160 enthielten. Dennoch gibt es bis heute keine Vakzine, die vor Ansteckung schützt.

Auf Streicheleinheiten reagieren Pflanzen empfindlich

Wer glaubt, seinem Gummibaum durch tägliche Streicheleinheiten zu schnellerem Wachstum verhelfen zu können, der irrt. Über 80 Prozent aller Pflanzenarten reagieren zwar auf mechanische Reize wie Wind, Regen und andere Berührungen, doch diese Gewächse bleiben meistens kleiner als ihre unbehelligten Artgenossen. Schon vor 20 Jahren beobachtete man, dass bereits das regelmäßige Vermessen von Laborpflanzen ausreicht, um deren Wachstum merklich zu beeinträchtigen.

Thigmomorphogenese heißt der Zungenbrecher, mit dem Botaniker dieses Phänomen beschreiben. Janet Braam und Ronald Davis von der Stanford-Universität in Kalifornien gelang es jetzt, einige der Vorgänge aufzuklären, die bei diesem rätselhaften Anpassungsverhalten in den Pflanzen ablaufen. Die Forscher untersuchten dazu Arabidopsis-Gewächse, eine Spezies, die sich in den Labors der Molekularbiologen großer Beliebtheit erfreut. Es zeigte sich, dass Pflanzen, die zweimal täglich sanft gestreichelt wurden, dabei im Wachstum deutlich zurückblieben; schon nach 14 Tagen hatten ungestörte Kontrollpflanzen mehr als die doppelte Höhe erreicht.

Wie die beiden Wissenschaftler jetzt in der Fachzeitschrift „Cell“ berichten, werden unter den Abertausenden von Pflanzengenen durch Regen, Wind oder Berührung der Blätter nur vier oder fünf aktiviert. Dadurch nimmt die Anzahl der Botenmoleküle (mRNA), die diese genetischen Informationen zu den Eiweiß-Fabriken der Zellen tragen, rapide zu. Bereits 30 Minuten nach der Behandlung haben sie sich um das Zehn- bis Hundertfache vermehrt. Dabei waren die Pflanzen offensichtlich in der Lage, die Stärke der Berührung zu erspüren. Je mehr Gewicht nämlich auf den Blättern lastete, umso kräftiger vermehrten sich die Botenmoleküle der Berührungsgene.

Doch welche Eiweißstoffe sind es, deren Produktion durch die Berührungsgene angekurbelt wird? Und was bewirken diese Substanzen in der Pflanze? Um diese Fragen zu klären, ermittelten die Forscher zunächst die exakte Reihenfolge (Sequenz) der molekularen Bausteine für die fadenförmigen Erbmoleküle. Mit Computerhilfe wurden die gefundenen Sequenzen dann mit denen verglichen, wie sie in internationalen Datenbanken für jedermann frei zugänglich sind. Eines der gefundenen Berührungsgene, so ergab die Computersuche, enthält den Bauplan für Calmodulin. Zwei weitere Eiweiße, die von den Arabidopsis-Gewächsen produziert werden, sind dem Calmodulin offensichtlich sehr ähnlich. Dieses Eiweiß ist bei allen Tier- und Pflanzenarten zu finden und spielt bei der Weiterleitung von Reizen eine zentrale Rolle.

In Pflanzen ist Calmodulin unter anderem an der Regulation von Zellteilung, Zellwachstum und Photosynthese (Herstellung von Zuckern mit Hilfe des Sonnenlichts) beteiligt. Calmodulin arbeitet dabei wie eine Kommandozentrale, in der Informationen über den Zustand der Pflanze gesammelt werden. Als Nachrichtenträger dienen Calcium-Ionen, die sehr ungleichmäßig in den verschiedenen Teilen der Pflanze verteilt sind. Durch eine Berührung – so spekulieren Braam und Davis – könnten diese geladenen Teilchen schlagartig aus ihren Depots in den pflanzlichen Zellen freigesetzt werden. Jedes Calmodulin-Molekül bindet dann bis zu vier dieser Ionen gleichzeitig – je mehr Calcium vorhanden ist, umso mehr Bindungsstellen werden besetzt.

Abhängig von der Anzahl der gebundenen Ionen wählt sich Calmodulin unterschiedliche Reaktionspartner. Dadurch können weitere Eiweißmoleküle (cAMP-Phospodiesterase und ATPase) aktiviert werden, die direkt in den pflanzlichen Stoffwechsel eingreifen oder, Staffelläufern gleich, den Einsatzbefehl in die entferntesten Winkel der Zelle tragen. Das Rätsel der Thigmomorphogenese ist damit allerdings noch längst nicht vollständig gelöst. Es bleiben weitere Fragen: Was bewirken die beiden Eiweiße, die bisher noch nicht identifiziert werden konnten? Warum muss die Zahl der Calmodulin-Moleküle nach dem Berührungsreiz vermehrt werden? Strenggenommen, so betonen die Forscher ist sogar, ist noch nicht einmal bewiesen, „dass“ die gefundenen Eiweiße für die Wachstumshemmung verantwortlich sind.

(erschienen in der WELT am 19. Mai 1990. Letzte Aktualisierung am 8. März 2017)

Originalliteratur: Braam J, Davis RW. Rain-, wind-, and touch-induced expression of calmodulin and calmodulin-related genes in Arabidopsis. Cell. 1990 Feb 9;60(3):357-64.

Was ist daraus geworden? Mit mehr als 700 Zitierungen bekam diese Fachpublikation enorm viel Aufmerksamkeit von der Forschergemeinde. Beide Wissenschaftler sind heute noch aktiv, und Davis wurde noch mit 73 Jahren von der Zeitschrift The Atlantic für seine Erfindungen in der Biotechnologie als einer der größten lebenden Innovatoren geehrt.