Medizin
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Wichtiger Teilerfolg in der Gentherapie : Interview mit Dr. Marion Gabriele Ott und Dr. Manuel Grez
(2006)
Die Septische Granulomatose (CGD) ist eine seltene Erkrankung, die auf einem genetischen Defekt bestimmter weißer Blutzellen beruht, die darauf spezialisiert sind, in den Körper eingedrungene Pilze und Bakterien aufzuspüren und zu vernichten. Frankfurter Ärzten und Wissenschaftlern um Prof. Dr. Dieter Hoelzer vom Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität und Dr. Manuel Grez vom Chemotherapeutischen Forschungsinstitut Georg-Speyer-Haus gelang es, eine intakte Kopie des defekten Gens in Blutstammzellen von zwei erwachsenen CGD-Patienten einzuschleusen und so die Funktion der Fresszellen teilweise wieder herzustellen. Eine vollständige Heilung gelang jedoch nicht – ein Patient verstarb zwei Jahre nach der zunächst erfolgreichen Behandlung an seiner Grunderkrankung. Im Gespräch mit Dr. Anne Hardy berichten Dr. Marion Gabriele Ott (Arbeitsgruppe Hoelzer) und Dr. Manuel Grez (Georg-Speyer-Haus) über die Höhen und Tiefen ihrer gentherapeutischen Forschung.
Gene trapping is a method of generating murine embryonic stem (ES) cell lines containing insertional mutations in known and novel genes. A number of international groups have used this approach to create sizeable public cell line repositories available to the scientific community for the generation of mutant mouse strains. The major gene trapping groups worldwide have recently joined together to centralize access to all publicly available gene trap lines by developing a user-oriented Website for the International Gene Trap Consortium (IGTC). This collaboration provides an impressive public informatics resource comprising ~45 000 well-characterized ES cell lines which currently represent ~40% of known mouse genes, all freely available for the creation of knockout mice on a non-collaborative basis. To standardize annotation and provide high confidence data for gene trap lines, a rigorous identification and annotation pipeline has been developed combining genomic localization and transcript alignment of gene trap sequence tags to identify trapped loci. This information is stored in a new bioinformatics database accessible through the IGTC Website interface. The IGTC Website (www.genetrap.org) allows users to browse and search the database for trapped genes, BLAST sequences against gene trap sequence tags, and view trapped genes within biological pathways. In addition, IGTC data have been integrated into major genome browsers and bioinformatics sites to provide users with outside portals for viewing this data. The development of the IGTC Website marks a major advance by providing the research community with the data and tools necessary to effectively use public gene trap resources for the large-scale characterization of mammalian gene function.
Following publication of the data presented by von Minckwitz and colleagues it has been brought to our attention that some patients should be scored differently. Stable disease was seen in three of the eighteen patients instead of two of the eighteen patients: one patient with transitional cell carcinoma treated at 4 µg/kg scFv(FRP5)-ETA per day, and two breast cancer patients treated at 4 and 12.5 µg/kg scFv(FRP5)-ETA per day. Disease progression occured in 9 of the eighteen patients evaluated (see corrected Table 2 overleaf). This does not affect the conclusions of our study. In addition we would like to correct the following errors: patient IDs for patients U01 and U02 in the original Table 2 were interchanged. In addition, patient N03 had a grade 3 elevation of gamma-glutamyl transferase, and not grade 2 (see corrected Table 2 overleaf).
Mathematische Methoden in der Biologie haben sich in den vergangenen 25 Jahren zunehmend etabliert. Etwa in den Bereichen der Entwicklung von Organen und Organismen sind große Anstrengungen in der Mathematik unternommen worden, die grundlegenden Mechanismen der Entwicklung aufzudecken. Der einfache Gedanke, auf dem diese Methode aufbaut, ist ein reduktionistischer: Man verwendet einen minimalen Satz von in der Biologie beobachteten Wechselwirkungen – etwa zwischen den Zellen, die das betrachtete Gewebe aufbauen –, übersetzt sie in ein mathematisches System von dynamischen Gleichungen, löst diese auf dem Computer und prüft, ob sich in der Lösung die erwartete Struktur zeigt. Wenn dies allein aufgrund experimenteller Daten aus der Biologie nicht möglich ist, ergibt sich der größte Nutzen der mathematischen Beschreibung: Dann sind neue Hypothesen im mathematischen Modell notwendig, um das reale System beschreiben zu können. Damit sagen die Theoretiker Zusammenhänge voraus, die aus der Biologie alleine nicht ableitbar sind. Diese können durch neue gezielte Experimente verifiziert werden. Ein ähnlicher Ansatz wurde in jüngerer Zeit von unserer Gruppe am Frankfurter Instute for Advanced Studies (FIAS) in der Immunologie verwendet.
Background: Experimental animal data show that protection against severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV) infection with human monoclonal antibodies (mAbs) is feasible. For an effective immune prophylaxis in humans, broad coverage of different strains of SARS-CoV and control of potential neutralization escape variants will be required. Combinations of virus-neutralizing, noncompeting mAbs may have these properties. Methods and Findings: Human mAb CR3014 has been shown to completely prevent lung pathology and abolish pharyngeal shedding of SARS-CoV in infected ferrets. We generated in vitro SARS-CoV variants escaping neutralization by CR3014, which all had a single P462L mutation in the glycoprotein spike (S) of the escape virus. In vitro experiments confirmed that binding of CR3014 to a recombinant S fragment (amino acid residues 318–510) harboring this mutation was abolished. We therefore screened an antibody-phage library derived from blood of a convalescent SARS patient for antibodies complementary to CR3014. A novel mAb, CR3022, was identified that neutralized CR3014 escape viruses, did not compete with CR3014 for binding to recombinant S1 fragments, and bound to S1 fragments derived from the civet cat SARS-CoV-like strain SZ3. No escape variants could be generated with CR3022. The mixture of both mAbs showed neutralization of SARS-CoV in a synergistic fashion by recognizing different epitopes on the receptor-binding domain. Dose reduction indices of 4.5 and 20.5 were observed for CR3014 and CR3022, respectively, at 100% neutralization. Because enhancement of SARS-CoV infection by subneutralizing antibody concentrations is of concern, we show here that anti-SARS-CoV antibodies do not convert the abortive infection of primary human macrophages by SARS-CoV into a productive one. Conclusions: The combination of two noncompeting human mAbs CR3014 and CR3022 potentially controls immune escape and extends the breadth of protection. At the same time, synergy between CR3014 and CR3022 may allow for a lower total antibody dose to be administered for passive immune prophylaxis of SARS-CoV infection.
In einer vernetzten Welt machen Epidemien nicht an Ländergrenzen Halt. Mit der zunehmenden Verfügbarkeit von wirksamen Therapien in Entwicklungsländern wird nun auch das Wissen, das in den Industrieländern durch klinische Forschung gewonnen wurde, für Afrika und Südost-Asien interessant. Das Wissen um eine verbesserte Behandlung HIV-Infizierter mit benachteiligten Regionen in Afrika zu teilen, ist auch das Anliegen einer Klinikpartnerschaft zwischen dem Frankfurter HIVCENTER und der Karabong Klinik des Mafeteng Government Hospitals in Lesotho. Durch die Einbeziehung der Universitätsklinik in Stellenbosch, Südafrika, die eine Hochschulpartnerschaft mit der Universitätsklinik Frankfurt unterhält, soll zudem der Süd-Süd-Austausch zwischen den afrikanischen Partnern gestärkt werden.
Maßgeblich unter dem wachsenden externen Druck hat die didaktische Qualifizierung in den medizinischen Fakultäten an Bedeutung gewonnen. Im Rahmen der Professionalisierung der medizinischen Aus-, Fort- und Weiterbildung ist eine pädagogisch-didaktische Ausbildung der Lehrenden unumgänglich. Um Orientierung und Argumentationshilfe zu geben, werden in einer dreiteiligen Artikelfolge Stellenwert der Medizindidaktik, Anforderungsprofil der Angebote und Konzepte zur Implementierung und zur Erfolgsmessung für den deutschsprachigen Raum beleuchtet. In Teil II beleuchten wir den Ausbildungsbedarf und erstellen ein Anforderungsprofil für ein strukturiertes systematisches Qualifizierungsangebot. Der Hauptbedarf besteht in der Qualifizierung der Lehrenden, die den täglichen Unterricht durchführen. Insbesondere sie brauchen das Handwerkszeug, das ihnen erlaubt, ihre verschiedenen Lehraufgaben effizienter zu bewältigen. Seitens der Fakultät und der Studierenden bestehen Ansprüche an qualifizierte Lehrende; ebenso bestehen Forderungen seitens der Lehrenden an adäquat qualifizierende Kurse. Zur Umsetzung dieser berechtigten Ansprüche sind modular aufgebaute Programme nötig, die eine zumindest national qualitativ und quantitativ vergleichbare Ausbildung gewährleisten. Anforderungen an derartige Kurse sind bereits definiert und lokal zum Beispiel in Baden-Württemberg und zum Teil auch in Nordrhein-Westfalen umgesetzt. Es gilt nun, diese auf breiter Basis in die Praxis umzusetzen.
Maßgeblich unter dem wachsenden externen Druck hat die didaktische Qualifizierung in den medizinischen Fakultäten an Bedeutung gewonnen. Im Rahmen der Professionalisierung der medizinischen Aus-, Fort- und Weiterbildung ist eine pädagogisch-didaktische Ausbildung der Lehrenden unumgänglich. Um Orientierung und Argumentationshilfe zu geben, werden in einer dreiteiligen Artikelfolge Stellenwert der Medizindidaktik, Anforderungsprofil der Angebote und Konzepte zur Implementierung und zur Erfolgsmessung für den deutschsprachigen Raum beleuchtet. In Teil I geben wir eine Bestandsaufnahme zur Medizindidaktik. Aktuell gibt es bundesweit ein breit gefächertes Qualifizierungsangebot. Es reicht von einfachen unstrukturierten Kurzfortbildungen wie zum Beispiel Vorträgen und Seminaren, die inhaltlich, formal und qualitativ eine große Beliebigkeit zeigen, bis hin zu umfassenden mehrjährigen (Aufbau-)Studiengängen mit "Master-Degree". Im internationalen Vergleich fehlt in Deutschland ein allgemein verbindliches "Basis-Programm", das die täglich Lehrenden systematisch auf ihre Ausbildungsaufgaben vorbereitet. Dies ist bisher nur lokal umgesetzt wie zum Beispiel in Baden-Württemberg mit dem ministeriell zertifizierten Programm der Medizindidaktischen Qualifikation I und II. Vergleichbares ist in Nordrhein-Westfalen und Bayern im Aufbau.
Natural objects provide partially redundant information to the brain through different sensory modalities. For example, voices and faces both give information about the speech content, age, and gender of a person. Thanks to this redundancy, multimodal recognition is fast, robust, and automatic. In unimodal perception, however, only part of the information about an object is available. Here, we addressed whether, even under conditions of unimodal sensory input, crossmodal neural circuits that have been shaped by previous associative learning become activated and underpin a performance benefit. We measured brain activity with functional magnetic resonance imaging before, while, and after participants learned to associate either sensory redundant stimuli, i.e. voices and faces, or arbitrary multimodal combinations, i.e. voices and written names, ring tones, and cell phones or brand names of these cell phones. After learning, participants were better at recognizing unimodal auditory voices that had been paired with faces than those paired with written names, and association of voices with faces resulted in an increased functional coupling between voice and face areas. No such effects were observed for ring tones that had been paired with cell phones or names. These findings demonstrate that brief exposure to ecologically valid and sensory redundant stimulus pairs, such as voices and faces, induces specific multisensory associations. Consistent with predictive coding theories, associative representations become thereafter available for unimodal perception and facilitate object recognition. These data suggest that for natural objects effective predictive signals can be generated across sensory systems and proceed by optimization of functional connectivity between specialized cortical sensory modules.
RNA interference (RNAi) has emerged as a powerful tool to induce loss-of-function phenotypes by post-transcriptional silencing of gene expression. In this study we wondered whether inducible RNAi-cassettes integrated into cellular DNA possess the power to trigger neoplastic growth. For this purpose inducible RNAi vectors containing tetracycline (Tet)-responsive derivatives of the H1 promoter for the conditional expression of short hairpin RNA (shRNA) were used to target human polo-like kinase 1 (Plk1), which is overexpressed in a broad spectrum of human tumors. In the absence of doxycycline (Dox) HeLa clones expressing TetR, that carry the RNAi-cassette stably integrated, exhibited no significant alteration in Plk1 expression levels. In contrast, exposure to Dox led to marked downregulation of Plk1 mRNA to 3% and Plk1 protein to 14% in cell culture compared to mismatch shRNA/Plk1-expressing cells. As a result of Plk1 depletion cell proliferation decreased to 17%. Furthermore, for harnessing RNAi for silencing disease-related genes in vivo we transplanted inducible RNAi-HeLa cells onto nude mice. After administration of Dox knockdown of Plk1 expression was observed correlating to a significant inhibition of tumor growth. Taken together, our data revealed that genomically integrated RNAi-elements are suitable to hamper tumor growth by conditional expression of shRNA.