Die Genschere – Eine einschneidende Revolution in der Medizin
Gespräch mit Toni Cathomen

Die Biologie erlebt zurzeit eine Revolution: die molekulare Schere CRISPR/Cas.
Mit ihr ist es möglich, einfach und effizient die genetische Information eines Organismus
zu verändern. Das hat weitreichende Konsequenzen für unser aller Leben.
In der Medizin und in vielen anderen Bereichen werden Dinge machbar,
die vor wenigen Jahren noch für unmöglich erachtet wurden.
Christine Langer im Gespräch mit Toni Cathomen.

Toni Cathomen ist Professor für Zell- und Gentherapie am Uniklinikum Freiburg.
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Alle eineiigen Zwillinge tragen eine eindeutige epigenetische Signatur an ihrem Erbgut.

Überaschende Entdeckung: Ob jemand ein eineiiger Zwilling ist, lässt sich an seinem Epigenom erkennen – den Anhängen an seiner DNA. Denn alle monozygotischen Zwillinge teilen ein spezifisches Muster dieser epigenetischen Anhänge. Zweieiige Zwillinge oder normale Geschwister besitzen diese Signatur dagegen nicht, wie Forscher im Fachmagazin
„Nature Communications“ berichten. Diese Zwillingssignatur ist ein Leben lang nachweisbar
und ließe sich sogar dazu nutzen, unerkannte Zwillinge zu identifizieren.
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Verstanden haben wir unser Erbgut noch lange nicht
Vor 20 Jahren entschlüsselten Forscher das menschliche Erbgut.
»Das hat die Basis für die Humanbiologie geliefert«, sagt Hans Lehrach, damals Sprecher
des Deutschen Humangenomprojekts. Im Interview spricht er über Erwartungen, Erfolge
und besonders unerwartete Erkenntnisse.
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Serotonin und Dopamin sind nicht nur wichtige Botenstoffe im Gehirn, die unter anderem
an Sucht und Depression beteiligt sind. Die beiden Moleküle können sogar die Aktivität
von Genen kontrollieren.

Die Hälfte von dem, was Sie in der Universität gelernt haben, ist falsch«,
sagte mein Biologieprofessor David Lange einmal. »Das Problem ist, wir wissen nicht,
welche Hälfte.« Wie Recht er hatte. Als ich studierte, galt etwa Jean-Baptiste de Lamarcks Theorie,
dass durch Lebenserfahrung erworbene Eigenschaften an die nächste Generation weitergegeben
werden könnten, als überholt. Das alberne traditionelle Beispiel ist die Mamagiraffe,
die ihren Hals streckt, um in den Baumkronen an Nahrung zu gelangen, was zu Babygiraffen
mit längeren Hälsen führt. Doch dann entdeckten Biologen die epigenetische Vererbung.
Sie ermöglicht es tatsächlich, dass sich Spuren aus dem Leben der Eltern auf ihre
Nachkommen übertragen. Weiter

Christiane Nüsslein-Volhard erhielt vor 25 Jahren den Nobelpreis für Medizin
Am 9. Oktober 1995 wurde verkündet, dass Christiane Nüsslein-Volhard als erste deutsche Frau überhaupt den Medizin-Nobelpreis verliehen bekommt. Gemeinsam mit den US-Amerikanern Edward B. Lewis und Eric Wieschaus wurde die Biochemikerin und Ehrensenatorin der Max-Planck-Gesellschaft für ihre Entdeckungen zur genetischen Steuerung der frühen Embryonalentwicklung ausgezeichnet.

Der Tag habe in ihrem Leben vieles verändert, so die Wissenschaftlerin.
Seit ihrer Emeritierung kann sich die 1942 in Magdeburg geborene Nobelpreisträgerin
wieder mehr den Freiheiten ihrer eigenen Grundlagenforschungen widmen.

Vor allem sind es die Fragestellungen der Entwicklungsbiologie und Genetik, die sie beschäftigen.
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Die unglaubliche Reise in den menschlichen Zellkern
Im Oktober 1990 machten sich Tausende Wissenschaftler aus aller Welt auf, das Erbgut
des Menschen in über drei Milliarden Buchstaben zu entziffern, aus denen sich der Bauplan
des Homo Sapiens zusammensetzt. Das Mammutprojekt war Grundlage für die moderne
Bioinformatik und Molekulargenetik.
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Epigenetische Signaturen durch synaptische Signale beeinflusst
Der genetische Code in unserer DNA ist nicht „in Stein gemeißelt“ sondern durch biochemische Prozesse veränderbar. Dieses Phänomen nennt man Epigenetik. Die DNA-Methylierung ist die wichtigste und am besten untersuchte epigenetische Modifikation der DNA. Die Forschung hat gezeigt, dass sich die DNA-Methylierung auf die Feinabstimmung der Genexpression auf die neuronale Aktivität im Gehirn auswirkt. DNMT3A1 ist das primäre Enzym im erwachsenen Gehirn, das die DNA neu methyliert. Wie wird dieses Enzym reguliert, um passgenaue epigenetische Signaturen in der DNA zu setzen? Weiter

Kontrollfunktion für die Meiose könnte das männliche Geschlechtschromosom
unverzichtbar machen.
Klein, aber oho: Das männliche Geschlechtschromosom gilt als bloßes Relikt –
und als langfristig dem Untergang geweiht. Doch nun liefern Forscher ein
entscheidendes Argument dafür, warum das kümmerliche Y-Chromosom
unverzichtbar sein könnte: Auf ihm liegen Gene, ohne die die Reifeteilung der Zellen –
die Meiose – nicht funktioniert. Der Clou dabei: Dieser Kontrollprozess ist so angelegt,
dass diese Gene nicht auf andere Chromosomen umgelagert werden können.
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Warum wir sind, wie wir sind | arte
Seit Anbeginn der Zeit versucht die Menschheit zu verstehen, warum wir so sind, wie wir sind. Von den ersten Vererbungstheorien der antiken Denker über die revolutionären Erkenntnisse aus dem Garten von Gregor Mendel bis hin zur Entdeckung der Doppelhelix. Die Erforschung der Genetik ist geprägt von Rückschlägen und Durchbrüchen, menschlichem Leid und Wissensdrang. Der Mediziner und Bestseller-Autor Siddhartha Mukherjee erzählt im ersten Teil der zweiteiligen Dokumentation von den Anfängen der faszinierenden Geschichte der Genetik. Zum Beitrag auf arte

20 Jahre nach der Entschlüsselung des humanen Genoms: Wo steht die Forschung heute?

A, C, G und T – das menschliche Erbgut besteht aus nur vier verschiedenen Bausteinen.
3,2 Milliarden Paare dieser DNA-Basen reihen sich dabei aneinander und enthalten
in ihrer Abfolge die genetische Information. Vor genau 20 Jahren gelang es in einem
großangelegten Projekt, die Sequenz des humanen Genoms zu entschlüsseln.

Mit der Entschlüsselung war die Hoffnungen verbunden, die Lebensverhältnisse des Menschen
entscheidend zu verbessern. Unsere Autorin Magdalena Nauerth sprach mit den Max-Planck-Forschern
Gene Myers und Hans Lehrach, inwieweit sich diese Hoffnungen erfüllt haben und vor welchen
Herausforderungen die Genomforschung derzeit steht.
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Geschlechtschromosomen erklären Unterschiede bei der Lebenserwartung
Das Geschlecht macht den Unterschied: Forscher haben herausgefunden, warum Frauen
im Schnitt länger leben als Männer. Ihren Analysen zufolge könnte das doppelt vorhandene
X-Chromosom – das Geschlechtschromosom – eine Rolle dafür spielen.
Denn bei über 200 Tierarten gibt es einen Zusammenhang zwischen diesem genetischen
Merkmal und der Lebenserwartung. Immer wird das sogenannte homogametische
Geschlecht älter. Dies bestätigt erstmals eine schon länger diskutierte Hypothese. Weiter

Schlüsselprotein für die Inaktivierung des zweiten Geschlechtschromosoms identifiziert
Stummgeschaltet: Bei allen Frauen ist nur eines ihrer X-Chromosomen aktiv, das andere
wird schon im Embryonalstadium ausgeschaltet. Nun haben Forscher ein Protein identifiziert,
das an diesem wichtigen Prozess maßgeblich beteiligt ist. Entscheidend für das Stummschalten
der Gene des zweiten X-Chromosoms ist demnach ein Protein namens SPEN.
Dieses bindet an für die Genregulation wichtige Bereiche und unterdrückt die Transkription –
fehlt es, bleibt das zweite X-Chromosom aktiv. Weiter

Die Gene eines Menschen und seine komplexeren Persönlichkeitsmerkmale hängen irgendwie zusammen, meinen Forscher – bis hin zu den politischen Präferenzen oder der Dauer seiner Schullaufbahn. Steht zu befürchten, dass diese Erkenntnis falsche Schlussfolgerungen provoziert. Weiter

Unter Epigenetik versteht man molekulare Mechanismen, die zu einem stärkeren
oder schwächeren Ablesen von Genen führen, ohne dass die dort gespeicherte Information verändert wird. Dabei markieren Enzyme bestimmte Abschnitte der DNA. Der Eingriff betrifft
nicht die Nukleotidsequenz des DNA-Strangs, sondern spielt sich "oberhalb" von ihr ab –
daher die Bezeichnung Epigenetik (von griechisch: epi = über). Zellen steuern so unter anderem, wann sie welche Proteine produzieren – und in welchen Mengen. Weiter