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Wissenschaft



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Bei Erkrankungen des Herzmuskels wie den Kardiomyopathien spielen neben Genmutationen auch epigenetische Mechanismen eine Rolle. Heidelberger Wissenschaftler haben entdeckt, dass DNA-Methylierungen in zwei Genen mit dilatativer Kardiomyopathie assoziiert sind. Diese epigenetischen Veränderungen könnten als molekulare Marker die Diagnostik verbessern und die Therapie dieser Herzkrankheiten beschleunigen.

Wissenschaftler vom EMBL haben erstmals das Genom von HeLa-Zellen, der am weitesten verbreiteten menschlichen Zelllinie, sequenziert. Sie zeigten, dass das HeLa-Genom durch Chromothripsis und andere Aberrationen im Vergleich zum normalen Humangenom tiefgreifend verändert ist. Manchen Evolutionsforschern zufolge zeigt HeLa die Entstehung eines neuen, an Zellkulturbedingungen angepassten menschlichen Bauplans.

Viele Befunde deuten darauf hin, dass der Verzehr von Kohlgemüse mit seinem Reichtum an Senfölglykosiden eine krebshemmende Wirkung hat. Heidelberger Forscher haben jetzt nachgewiesen, dass Sulforaphan, ein Senföl aus Brokkoli, einen Signalweg blockiert, der Tumorstammzellen resistent gegen Chemotherapeutika macht. Durch Gabe von Sulforaphan können im Tiermodell die Therapieresistenz und Metastasierung von Bauchspeicheldrüsenkrebs verhindert werden.

Ausgerechnet die verstecktesten Strukturen im menschlichen Körper haben es ihm angetan. Der Nephrologe Prof. Dr. Tobias Huber untersucht mit seinem Team am Universitätsklinikum Freiburg Struktur, Genetik und Funktionsweise des wichtigsten Filterorgans im Organismus, der Niere. Darüber hinaus identifizierte er gemeinsam mit dem Exzellenzcluster BIOSS einen Signalweg, der zur Diabetischen Nephropathie, einer schweren Nierenerkrankung führt, und zeigte Lösungen auf, wie dieser Signalweg zu unterbrechen ist. Er wurde bereits mit zahlreichen Preisen bedacht, zuletzt mit dem Young Investigator Award der Amerikanischen Gesellschaft für Nephrologie.

Gemäß einer US-amerikanischen Studie, könnten natürliche Substanzen, die von ungerösteten Kaffeebohnen stammen, helfen, die Schwankungen des Blutzuckerspiegels und des Körperfettlevels zu kontrollieren, welche für das Auftreten des Diabetes mellitus Typ 2 mitverantwortlich gemacht werden.


Nach einer neuen Studie, verbessert Fischöl, dass reich an langkettigen Omega-3-Fettsäuren ist, die Funktion der zu den weißen Blutkörperchen zählenden B-Lymphozyten. Die Studie wurde an Mäusen durchgeführt.

Prof. Dr. Michael Przybylski vom Steinbeis-Transferzentrum Biopolymeranalytik und Biomolekül-Massenspektrometrie an der Universität Konstanz hat gemeinsam mit der Centogene AG ein Verfahren entwickelt, das eine parallele Messung der Enzymaktivität sowohl mittels Fluorimetrie als auch mittels Massenspektrometrie erlaubt. Damit konnten bereits neue Methoden zur Feststellung von bisher nicht diagnostizierbaren Stoffwechselerkrankungen auf den Weg gebracht werden. Im Interview mit der BIOPRO Baden-Württemberg berichtet der Konstanzer Forscher über die Hintergründe.

In einer neuen US-amerikanische Studie wird postuliert, dass der vermehrte Konsum von kohlenhydrathaltigen Lebensmitteln während der ersten Lebensmonate eines Kindes den Mensch so programmieren kann, dass dieser sein Leben lang unter einer erhöhten Gewichtszunahme und Übergewicht leiden wird.

Der Heidelberger Virologe Hans-Georg Kräusslich und sein Team erforschen die molekulare Architektur und Morphogenese des HI-Virus und die an der Plasmamembran der Wirtszelle ablaufenden Vorgänge, die zur Freisetzung der Viren und zur Neuinfektion führen. Die Knospungs- und Reifungsprozesse der HIV-Partikel und die Lipidzusammensetzung ihrer Hülle könnten Angriffsorte für neue Therapeutika gegen AIDS bieten.

Die Tübinger Placeboforschung ist Teil eines deutschen Netzwerkes, das weltweit führend auf diesem Gebiet ist. Einer der Schwerpunkte sind Placeboeffekte auf die Schmerzwahrnehmung und die neurobiologischen Mechanismen, die dahinter stecken.

Es ist von eminenter Bedeutung, dass Zellen beieinander bleiben, wo es deren Funktion verlangt. Genauso wichtig ist es aber vorher, dass Zellen sich irgendwann in ihrer Entwicklung auf den Weg machen und wandern, um beispielsweise ein Organ zu bilden. Prof. Dr. Wolfgang Driever vom Institut für Biologie I der Universität Freiburg hat mit seinem Team die molekularen Mechanismen aufgeklärt, die eine Grundlage für die ersten Zellbewegungen im Embryo des Zebrafisches liefern. Diese Erkenntnisse sind für die biomedizinische Forschung entscheidend - etwa für das Verständnis der Wundheilung oder der Krebsentstehung.

Waltraud Schulze ist wie die Pflanzen, die sie erforscht: Lebenskünstler und äußerst vielfältig. Die arktische Winterkälte des Baikalsees reizt die Biologin ebenso wie die Wüstenhitze Australiens, die sie mit dem Rad erkundet. Sie gilt als Erstbesteigerin dreier 6.000er im tibetischen Hochland, schreibt Reiseführer, betreibt eine eigene Homepage und lernt neuerdings Chinesisch. Seit November 2012 ist Schulze Professorin des neu gegründeten Lehrstuhls Systembiologie der Pflanzen an der Universität Hohenheim in Stuttgart.

Die DyP-Peroxidase AauDyP, ein Enzym aus dem Speisepilz Judasohr, ist zusammen mit anderen Hämperoxidasen Forschungsgegenstand der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Dietmar Plattner vom Institut für Organische Chemie der Universität Freiburg. Mit kristallografischen Methoden konnte die atomare Struktur des Enzyms vollständig aufgeklärt werden. Ziel der Forschung ist, die Funktionsweise der Peroxidase besser zu verstehen, um mit diesem Wissen zukünftig Enzyme herzustellen, die in der Biotechnologie Verwendung finden.

Der erste Schritt zum Wundverschluss bei einer Verletzung der Blutgefäße ist die Aggregation des von-Willebrand-Faktors mit Blutplättchen. Mannheimer Forscher haben mit Computersimulationen und experimentell an einem künstlichen Blutgefäß gezeigt, dass es sich dabei um einen reversiblen Prozess in Abhängigkeit von den beim Blutfluss erzeugten Scherkräften handelt. Dadurch wird die Verstopfung der gesunden Blutgefäße vermieden.

Der Fokus seiner Forschung, ein kleiner Fadenwurm, den man unter dem Namen Caenorhabditis elegans kennt, ist ein recht einfacher Organismus. Dennoch lassen sich bei ihm sehr komplizierte Verhaltensweisen bis hin zum assoziativen Lernen studieren. So beschreibt Prof. Dr. Ralf Baumeister vom Institut für Biologie III der Universität Freiburg das Tier seiner täglichen Aufmerksamkeit. Es gibt kaum etwas, das der Wurm noch zu verbergen vermag. Und er zeigt uns anhand der Genetik stets aufs Neue, wie viel Mensch doch in so einem kleinen Knirps steckt.

Mittels DNA Mikroarrays kann man die Expression von tausenden Genen simultan verfolgen. Damit die Analyse automatisiert erfolgt, entwickelte das Institut für Datenanalyse und Prozessdesign (IDP) an der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) eine intelligente Software. Diese reduziert den Arbeitsaufwand erheblich. Das Institut ist seit jüngstem Mitglied im BioLAGO e.V. und spezialisiert auf die statistische Datenanalyse sowie Modellierung und Optimierung von Prozessen und Systemen.

Auch im arktischen und antarktischen Eis ist Leben zu finden. Die Biodiversität in diesen Gegenden untersucht die Konstanzer Biologin Anique Stecher – von der Probensammlung auf einem Forschungsschiff bis zur Datenauswertung mit einer speziell entwickelten Software. Die Forscherin leistet damit einen wichtigen Beitrag zu einem tieferen Verständnis der untersuchten Ökosysteme, ist gleichzeitig aber auch kälteadaptierten Enzymen auf der Spur, die etwa in der Lebensmittelchemie und Waschmittelentwicklung hilfreich sein können.

Mithilfe genomweiter Assoziationsstudien, die mit RNA-Interferenzstudien und mikroskopbasierten Funktionsanalysen gekoppelt waren, haben Wissenschaftler des Europäischen Molekularbiologischen Laboratoriums und des Universitätsklinikums Heidelberg Gene identifiziert, die wichtige Funktionen bei der Regulation des Cholesterinspiegels im Blut spielen. Die neue Methodik führt zu einem besseren Verständnis der Zusammenhänge zwischen Störungen des Lipidstoffwechsels und der Entstehung von Herz-Kreislauf-Krankheiten.

Die eigene körperliche Degeneration zu erleben, bei völlig intaktem Intellekt, so könnte man die Erkrankung beschreiben, die sich Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) nennt. Heilbar ist ALS derzeit nicht, denn über ihre Ursachen weiß man bislang nur sehr wenig. Mit Hilfe der Grundlagenforschung nähert man sich jedoch Schritt für Schritt der Erkenntnis, wie diese Krankheit entsteht. Dr. Günter Fritz und seine Kollegen von der Neuropathologie des Universitätsklinikums Freiburg haben herausgefunden, dass es die Eigenschaften bestimmter Proteine sind, die ALS beschleunigen.

Der Zufall führte Regie, als die Ulmer Virologen Frank Kirchhoff und Jan Münch im Zuge ihrer AIDS-Forschung auf ein interessantes Peptid stießen. Der kleine, zwölf Aminosäuren umfassende Proteinabkömmling zeigte Eigenschaften, die sofort die Neugier der Virologen weckten.



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In der Regenerativen Medizin wird zunehmend auf siRNA gesetzt, um im Körper des Patienten lokal Proteine auszuschalten, die der Therapie entgegenstehen. Am NMI Reutlingen werden Technologien entwickelt, um mit siRNA Fibrosen und Implantatverkapselungen zu verhindern und um die Nervenregeneration zu verbessern.

Prof. Dr. Mark van Kleunen, Biologe an der Universität Konstanz, untersucht den Einfluss des Klimawandels auf besondere Pflanzenarten. So befasst sich der Niederländer zum Beispiel mit klonalen Pflanzenspezies, die sich asexuell fortpflanzen und damit eine exakte Kopie ihres genetischen Codes produzieren. In diesem Zusammenhang gilt das Augenmerk des Konstanzer Professors den genetischen Variationen der in den Alpen wachsenden Krautweide (Salix herbacea).

Er zählt zu den führenden Köpfen auf dem Gebiet des Brain-Computer-Interface (BCI). Gehirn und Computer arbeiten bei dieser Methode zusammen. Prof. Dr. Niels Birbaumer erforscht diese Schnittstelle bereits seit vierzig Jahren. Der Leiter des Tübinger Instituts für Medizinische Psychologie und Verhaltensneurobiologie setzt sich für die BCI-Methode ein, die auf menschliche Vorstellungskraft baut und damit Hirnstörungen bekämpft. Für diese Pionierarbeit erhielt der Neurowissenschaftler bereits 1995 den Leibniz-Preis.

Der Prozess des Alterns scheint auf den ersten Blick greifbar, ist er doch individuell und gesellschaftlich sichtbar. Was allerdings beim Altern genau passiert, ist wissenschaftlich noch nicht vollständig geklärt. Jörg Bergemann, Professor für Biomedical Engineering an der Hochschule Albstadt-Sigmaringen, untersucht in einem neuen Forschungsprojekt, wie Alterungsprozesse in Hautzellen ablaufen. Auch die Förderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) konnte sich Bergemann sichern – allerdings in letzter Minute, denn kurz vor Bewerbungsschluss stieg ein Projektpartner aus. Mit der Hilfe des Netzwerks BioLAGO e.V. konnte kurzfristig ein neuer Partner gefunden werden.

Wie visuell Wahrgenommenes im Gehirn verarbeitet wird, erforscht Dr. Hendrikje Nienborg. Ihre wichtigste Erkenntnis ist: Unsere Vorstellung, unsere Interpretation beeinflusst den Sehprozess. Welche Mechanismen in der Sehrinde dafür verantwortlich sind, untersucht die Neurowissenschaftlerin an wachen Säugetieren. Und: Für die Grundlagenforschung erhielt Nienborg einen ERC Starting Grant in Höhe von 1,9 Millionen Euro.

Steht die Gentherapie vor der breiten Anwendung in der Klinik? Nach Negativ-Schlagzeilen Ende der 90er-Jahre war sie vom Radar der öffentlichen Wahrnehmung nahezu verschwunden und in Forschungslabore abgetaucht. Unvermittelt rückt sie wieder ins Bewusstsein, seit die europäische Behörde EMA dem niederländischen Biotech-Unternehmen uniQure grünes Licht für die somatische Gentherapie zur Behandlung einer sehr seltenen Stoffwechselerkrankung gegeben hat – Premiere in der westlichen Welt. In China sind Gentherapeutika seit 2003 im Umlauf, verlässliche Daten dazu gibt es nach wie vor nicht.

Am Hochfeld-Magnetresonanzzentrum des Max-Planck-Instituts für biologische Kybernetik wurden in Kooperation mit der Abteilung Neuroradiologie und dem Zentrum für Neuroonkologie des Universitätsklinikums Tübingen erstmals Patienten mit einem Gehirntumor am 9,4 Tesla-Kernspintomographen untersucht. Derzeit sind weltweit nur drei Magnetresonanzsysteme mit einer Magnetfeldstärke von 9,4 Tesla installiert. Tübingen ist das erste Zentrum, in dem es auch für Patienten eingesetzt wird.

Seltene Erkrankungen werden von Forschung, Industrie und Medizin eher stiefmütterlich behandelt. Am Beispiel des Morbus Wilson werden die besonderen Probleme seltener Erkrankungen dargestellt und Maßnahmen aufgeführt, wie die Situation für die Patienten verbessert werden kann. Dazu gehören zentrale Versorgungseinrichtungen und mit den Patientenorganisationen vernetzte Programme, wie sie für den Morbus Wilson in Heidelberg aufgebaut worden sind.

Ein hoher Blutdruck lässt sich medikamentös normalerweise sehr gut behandeln. Doch bei einem Teil der Patienten versagt die Therapie trotz der Kombination von mehreren verschiedenen Wirkstoffen. Die renale Denervierung, ein neues katheterbasiertes Verfahren, scheint sich in dieser Situation als erfolgversprechende Alternative zu etablieren. Prof. Dr. Axel Bauer vom Universitätsklinikum Tübingen sieht für diese Methode aber noch wesentlich größeres Einsatzpotenzial.

Dr. Stefan Schiller vom Institut für Makromolekulare Chemie der Universität Freiburg hat sich schon in seinem Studium für die Vielfalt der molekularen Möglichkeiten in der Natur interessiert. Heute ist er Spezialist für bionische Chemie und synthetische Nanobiotechnologie. Er baut zum Beispiel komplexe Proteinmaschinen für die Signalweiterleitung, Protein-Netzwerke für die Medizin oder Arznei-Fähren für die gezielte Applikation von Medikamenten.

Neurowissenschaftlern vom Hertie-Institut für klinische Hirnforschung (HIH) ist es erstmals gelungen, mittels gezielter nicht-invasiver Hirnstimulation die Verbindungen ausgewählter Areale im Gehirn, die für die Handmotorik verantwortlich sind, zu verbessern. Die gewonnenen Erkenntnisse geben den Wissenschaftlern einen tieferen Einblick in die Fähigkeit des Gehirns, gestörte Verbindungen zu reparieren. Ziel ist es, neue Therapiestrategien für Schlaganfall-Patienten zu entwickeln.

Das individuelle Herzinfarktrisiko wird außer durch Umweltfaktoren auch durch das Zusammenspiel zahlreicher genetischer Varianten bestimmt, deren jede einzelne für sich unbedeutend ist. Zu dem Ergebnis kommt eine groß angelegte Studie eines weltweiten Konsortiums, an dem Mannheimer Wissenschaftler beteiligt sind. 15 neue genetische Regionen wurden identifiziert, die mit einem erhöhten Herzinfarktrisiko assoziiert sind.

Heidelberger Wissenschaftler untersuchen die Wechselwirkungen zwischen Proteinen und DNA in lebenden Zellen. Mit einer neuen Messmethode ist es ihnen gelungen die Interaktionen zwischen den Molekülen im Zellkern mit einer Auflösung von einer Millisekunde zu verfolgen.

Als Kind hatte er Terrarien und Aquarien angelegt, sammelte begeistert Insekten. Auch deshalb hatte Jan Tuckermann für seine berufliche Zukunft schon früh klare Vorstellungen: Biologe wollte er werden, „ein interessanter Beruf mit viel Zeit an der frischen Luft“. Seinen Berufswunsch hat sich der 43-Jährige erfüllt. Er ist seit einigen Monaten Direktor des Instituts für Allgemeine Zoologie und Endokrinologie der Universität Ulm.

Das spanische Biopharmazeutik-Unternehmen Oncomatrix und die Universität Stuttgart haben einen Forschungskooperationsvertrag abgeschlossen, um neue Immuntherapeutika mit spezifischer, tumorgerichteter Aktivität zu entwickeln, die minimale Nebenwirkungen auf gesundes Gewebe aufweisen sollen.

In einem Kooperationsprojekt der Fraunhofer- und der Max Planck-Gesellschaft wurde eine automatisierte Anlage zur systematischen Kultivierung und Handhabung von Zellen entwickelt. "Autranomics" (Automated Transgenomics) verbessert die Erforschung der Proteinfunktion im menschlichen Genom und trägt zu einem besseren Verständnis von komplexen genetischen Erkrankungen, wie Krebs oder Parkinson, sowie zur Entwicklung neuer Therapiemöglichkeiten bei.

Heidelberger Bioinformatiker haben eine neuartige Methode zur automatisierten Vorhersage regulatorischer Interaktionen entwickelt. Mit diesem maschinell lernenden RIP ("regulatory interaction predictor“)-Klassifikator lassen sich neue Interaktionen zwischen DNA-bindenden Transkriptionsfaktoren und ihren Zielgenen genomweit vorhersagen und wichtige Erkenntnisse über die genregulatorischen Netzwerke in komplexen Zellen gewinnen.

Weil sich die Enden der Chromosomen, die sogenannten Telomere, mit jeder Zellteilung verkürzen, ist die Lebensspanne der meisten Zellen begrenzt. Ausnahmen sind unter anderem die blutbildenden Stammzellen des Knochenmarks: Mithilfe des Enzyms Telomerase können sie den Substanzverlust zum Teil ausgleichen. Ist das Enzym in seiner Funktion beeinträchtigt, kann es zu Erkrankungen wie der Aplastischen Anämie kommen. Warum ein Teil dieser Patienten von einer Androgen-Gabe profitiert, hat Prof. Dr. Uwe Martens von den SLK-Kliniken Heilbronn mit Kollegen aus Aachen, Hamburg und Ulm geklärt.

Die Natürlichen Killerzellen (NK-Zellen) des Immunsystems können Krebs wirksam bekämpfen, verlieren aber in der Regel zu schnell ihre Angriffslust, um solide Tumoren zurückzudrängen. Wissenschaftler im Deutschen Krebsforschungszentrum entdeckten nun, dass ein Cocktail aus drei verschiedenen Immunbotenstoffen die NK-Zellen langfristig aktiviert. In Mäusen lassen so angeregte NK-Zellen Tumoren schrumpfen. Auch NK-Zellen des Menschen werden durch den Cocktail anhaltend aktiviert.

Mit einem Laserpointer einen Magneten vom Kühlschrank zu lösen - dieses Kunststück hat ein Physiker-Team der Universität Stuttgart und aus Florenz vollbracht. Den Wissenschaftlern gelang es, die Eigenschaften winziger Nanomagnetketten optisch mit Hilfe von Laserstrahlen zu beeinflussen. Dadurch entmagnetisieren sich die Moleküle nicht zufällig, sondern können blitzschnell umgepolt werden. Der so genannte Kickoff-Mechanismus soll die Anwendung von Nanomagnetketten zum Beispiel in der Krebstherapie oder den Informationstechnologie voranbringen.



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