Rote Biotechnologie
Die rote (medizinische Biotechnologie) beschäftigt sich mit der Entwicklung
therapeutischer und diagnostischer Verfahren wie medizinische Diagnostik,
die personalisierte Medizin, die Arzneimittelherstellung und die Gentherapie.
Startseite > Biotechnologie > Grundlagen > Rote Biotechnologie
3. Quellen
Bundeszentrale für politische Bildung, „Rote Gentechnologie“ Explore Biotech, „Everything you need to know about Red Biotechnology“ ResearchGate, „Basic Concept of Biotechnology“ aerzteblatt.de, „Induzierte pluripotente Stammzellen: Der Schritt in die Klinik“ Universitätsklinikum Halle (Saale), „Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) in der Demenzforschung“ frontiers in Bioengineering and Biotechnology, „Future Trends in Synthetic Biology—A Report“ Paul-Ehrlich-Institut, „Xenotransplantation“Grundlagen zur
Biotechnologie
© 2021 futureway Impressum
Datenschutzerklärung
Übersicht
1. Induzierte pluripotente
Stammzellen (iPS)
Im Jahr 2006 gelang es, Gewebezellen zu Stammzellen umzuprogrammieren. Seitdem werden die so entstandenen induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS) in der biologischen und medizinischen Forschung eingesetzt. Sie ergänzen oder ersetzen in vielen Bereichen die Arbeit mit embryonalen und adulten Stammzellen. iPS-Zellen können aber embryonale Stammzellen nicht in jedem Fall ersetzen. Stammzellen werden zurzeit primär in der biologischen Grundlagenforschung und bei der Entwicklung von Medikamenten eingesetzt. Therapeutische Verfahren mit Stammzellen befinden sich noch in der Versuchsphase. Aus dem Gewebe von Patienten*innen gewonnene iPS-Zellen können Vorteile bieten, da mit ihnen möglicherweise die Immunabstoßung fremder Zellen vermieden wird. In der Kombination von iPS-Zellen und neuen Verfahren der Genom-Editierung wird großes Potenzial für die Erforschung kom- plexer genetischer Erkrankungen gesehen. So können mit CRISPR/Cas auch komplexe, auf mehreren defekten Genen beru- hende Erkrankungen leichter in Zelllinien modelliert, variiert und mit gesunden Zelllinien verglichen werden. Bisher ist die Redifferenzierung von iPS-Zellen in ausgereifte Zellen wie Neuronen, Blut- oder Leberzellen sowie in ganze Organe noch eine Herausforderung. Dies wäre ein entscheidender Schritt einer Nutzung von Stammzellen im Rahmen einer regenerativen Medizin und somit der Nutzung lebender Zellen zur Heilung beschädigter Organe und Gewebe. Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen), hergestellt aus dem Blut von Patienten, stellen in der Demenzforschung ein vielversprechendes System dar. In verschiedenen Projekten und Konsortien wird diesen Fragestellungen nachgegangen: • Human iPS Cell Technology for Alzheimer Research (HiPSTAR) • Plastizität des Alterns (PLAN) • Graduiertenkolleg: Protein, Modification, Ageing (ProMoAge) • Polysialylierung von Adhäsionsmolekülen in Neuronen • Sialinsäureinteaktion mit CD33 in Mikroglia2. Bioimplantate und
Xenotransplantate
Bioimplantate als Element der regenerativen Medizin erfordern interdisziplinäre Kompetenzen, weil künstliche und organische Komponenten, in variablen Anteilen kombiniert werden. Die Entwicklung intelligenter Implantate sowie sta- biler und leistungsfähiger Brain-Computer-Interfaces ist auf die Biologisierung von Oberflächen, Kontakten und Werkstoffen angewiesen. Bei Bioimplantaten besteht ein fließender Übergang zwischen der Übertragung biologischer Prinzipien auf technische Anwendungen (Bionik) und der Biotechnologie als technologische Auswirkungen auf das Leben. Die Herstellung kompletter und komplexer künstlicher Ersatzorgane liegt noch in weiter Zukunft. Das Mittelfristige biotechnologische Potenzial bei Ersatzorganen ist in der Xenotransplantation zu sehen. Dabei werden Beispielsweise Organe genetisch modifizierter Schweine genutzt. Mit dem CRISPR/Cas Verfahren lassen sich in deutlich kürzerer Zeit genetische Modifikationen an Schweinen vornehmen und diese in Zuchtlinien stabilisieren. Bei dieser Methode kann auch, aus dem Schweinegenom die DNA von Retroviren entfernt werden, die bei einer Transplantation eine Gesundheitsgefahr darstellt.
Biotechnologische Anwendungen sollen wirksamere und schonendere
Therapien entwickeln, die Krebs perspektivisch heilen könnten. Dabei sollen in-
dividuelle genetische Risikoprofile bessere Vorsorgeuntersuchungen gewährleis-
tet und neue Biomarker bei Routineuntersuchungen Tumore frühzeitiger
erkennen.
Die Untersuchung von extrahierten Tumorbestandteilen aus dem Blut kann eine
Biopsie ersetzen. Das Abgleichen von Krankheitsdaten mit weltweiten medizini-
schen Datenbanken und Expertensystemen soll die Erfolgswahrscheinlichkeiten
von Therapien erhöhen.
Strahlen- oder Chemotherapie sollen durch Biotechnologische Verfahren, wie
die Gabe standardisierter Antikörper, ersetzt werden. Dieses Verfahren zielt auf
das Immunsystem der Patienten ab, um Krebszellen im Körper zu erkennen und
zu eliminieren.
Zukünftig wird es Therapien geben, bei denen körpereigene Immunzellen ent-
nommen werden, die dann zur Bekämpfung des Tumors optimiert, in einem
Bioreaktor vermehrt und den Patienten wieder verabreicht werden.
Biotechnologische Verfahren bedeuten, maßgeschneiderte Diagnostik und
Therapie im Sinne einer individualisierten und auf den zu behandelnden
Menschen abgestimmte Medizin.
Brustkrebs - Kernbiopsie - Darmkrebs in situ
(DCIS), nachgewiesen durch Mammographie-
Screening: Tumorzellen sind auf die
Säugetierkanäle beschränkt. Es gibt
Verzweigung und Buddeln ohne
Invasionsgegenstand.
Menschliche embryonale Stammzellen.
Links: undifferenzierte Kolonien.
Rechts: Neuron-Tochterzelle
Von Images: Nissim Benvenisty - Russo E. (2005)
Follow the Money—The Politics of Embryonic
Stem Cell Research. PLoS Biol 3(7): e234.
doi:10.1371/journal.pbio.0030234, CC BY 2.5,
Wikimedia
Verwandten Artikel:
Verwandtes Video:
Startseite > Biotechnologie > Grundlagen > Rote Biotechnologie
Grundlagen zur
Biotechnologie
© 2021 futureway
Impressum & Datenschutzerklärung
Rote Biotechnologie
Die rote (medizinische Biotechnologie) beschäftigt
sich mit der Entwicklung therapeutischer und dia-
gnostischer Verfahren wie medizinische Diagnostik,
die personalisierte Medizin, die Arzneimittelherstel-
lung und die Gentherapie.
Übersicht
3. Quellen
Bundeszentrale für politische Bildung, „Rote Gentechnologie“ Explore Biotech, „Everything you need to know about Red Biotechnology“ ResearchGate, „Basic Concept of Biotechnology“ aerzteblatt.de, „Induzierte pluripotente Stammzellen: Der Schritt in die Klinik“ Universitätsklinikum Halle (Saale), „Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) in der Demenzforschung“ frontiers in Bioengineering and Biotechnology, „Future Trends in Synthetic Biology—A Report“ Paul-Ehrlich-Institut, „Xenotransplantation“1. Induzierte pluripotente
Stammzellen (iPS)
Im Jahr 2006 gelang es, Gewebezellen zu Stamm- zellen umzuprogrammieren. Seitdem werden die so entstandenen induzierten pluripotenten Stamm- zellen (iPS) in der biologischen und medizinischen Forschung eingesetzt. Sie ergänzen oder ersetzen in vielen Bereichen die Arbeit mit embryonalen und adulten Stammzellen. iPS-Zellen können aber em- bryonale Stammzellen nicht in jedem Fall ersetzen. Stammzellen werden zurzeit primär in der biologi- schen Grundlagenforschung und bei der Entwick- lung von Medikamenten eingesetzt. Therapeutische Verfahren mit Stammzellen befinden sich noch in der Versuchsphase. Aus dem Gewebe von Patien- ten*innen gewonnene iPS-Zellen können Vorteile bieten, da mit ihnen möglicherweise die Immunab- stoßung fremder Zellen vermieden wird. In der Kombination von iPS-Zellen und neuen Verfahren der Genom-Editierung wird großes Potenzial für die Erforschung komplexer genetischer Erkrankungen gesehen. So können mit CRISPR/Cas auch komplexe, auf meh- reren defekten Genen beruhende Erkrankungen leichter in Zelllinien modelliert, variiert und mit gesunden Zelllinien verglichen werden. Bisher ist die Redifferenzierung von iPS-Zellen in ausgereifte Zellen wie Neuronen, Blut- oder Leberzellen sowie in ganze Organe noch eine Herausforderung. Dies wäre ein entscheidender Schritt einer Nutzung von Stammzellen im Rahmen einer regenerativen Medizin und somit der Nutzung lebender Zellen zur Heilung beschädigter Organe und Gewebe. Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen), hergestellt aus dem Blut von Patienten, stellen in der Demenzforschung ein vielversprechendes Sys- tem dar. In verschiedenen Projekten und Konsortien wird diesen Fragestellungen nachgegangen: • Human iPS Cell Technology for Alzheimer Research (HiPSTAR) • Plastizität des Alterns (PLAN) • Graduiertenkolleg: Protein, Modification, Ageing (ProMoAge) • Polysialylierung von Adhäsionsmolekülen in Neuronen • Sialinsäureinteaktion mit CD33 in Mikroglia2. Bioimplantate und
Xenotransplantate
Bioimplantate als Element der regenerativen Medizin erfordern interdisziplinäre Kompetenzen, weil künstliche und organische Komponenten, in variablen Anteilen kombiniert werden. Die Entwick- lung intelligenter Implantate sowie stabiler und leis- tungsfähiger Brain-Computer-Interfaces ist auf die Biologisierung von Oberflächen, Kontakten und Werkstoffen angewiesen. Bei Bioimplantaten besteht ein fließender Übergang zwischen der Übertragung biologischer Prinzipien auf technische Anwendungen (Bionik) und der Biotechnologie als technologische Auswirkungen auf das Leben. Die Herstellung kompletter und komplexer künstlicher Ersatzorgane liegt noch in weiter Zukunft. Das Mit- telfristige biotechnologische Potenzial bei Ersatz- organen ist in der Xenotransplantation zu sehen. Dabei werden Beispielsweise Organe genetisch mo- difizierter Schweine genutzt. Mit dem CRISPR/Cas Verfahren lassen sich in deutlich kürzerer Zeit gene- tische Modifikationen an Schweinen vornehmen und diese in Zuchtlinien stabilisieren. Bei dieser Methode kann auch, aus dem Schweinegenom die DNA von Retroviren entfernt werden, die bei einer Transplantation eine Gesundheitsgefahr darstellt.
Biotechnologische Anwendungen sollen wirksa-
mere und schonendere Therapien entwickeln, die
Krebs perspektivisch heilen könnten. Dabei sollen
individuelle genetische Risikoprofile bessere Vorsor-
geuntersuchungen gewährleistet und neue Biomar-
ker bei Routineuntersuchungen Tumore frühzeitiger
erkennen.
Die Untersuchung von extrahierten Tumorbestand-
teilen aus dem Blut kann eine Biopsie ersetzen. Das
Abgleichen von Krankheitsdaten mit weltweiten
medizinischen Datenbanken und Expertensystemen
soll die Erfolgswahrscheinlichkeiten von Therapien
erhöhen.
Strahlen- oder Chemotherapie sollen durch
Biotechnologische Verfahren, wie die Gabe standar-
disierter Antikörper, ersetzt werden. Dieses
Verfahren zielt auf das Immunsystem der Patienten
ab, um Krebszellen im Körper zu erkennen und zu
eliminieren.
Zukünftig wird es Therapien geben, bei denen kör-
pereigene Immunzellen entnommen werden, die
dann zur Bekämpfung des Tumors optimiert, in
einem Bioreaktor vermehrt und den Patienten wie-
der verabreicht werden. Biotechnologische
Verfahren bedeuten, maßgeschneiderte Diagnostik
und Therapie im Sinne einer individualisierten und
auf den zu behandelnden Menschen abgestimmte
Medizin.
Brustkrebs - Kernbiopsie - Darmkrebs in situ (DCIS), nachgewiesen
durch Mammographie-Screening: Tumorzellen sind auf die
Säugetierkanäle beschränkt. Es gibt Verzweigung und Buddeln ohne
Invasionsgegenstand.
Menschliche embryonale Stammzellen.
Links: undifferenzierte Kolonien.
Rechts: Neuron-Tochterzelle
Von Images: Nissim Benvenisty - Russo E. (2005) Follow the
Money—The Politics of Embryonic Stem Cell Research. PLoS Biol 3(7):
e234. doi:10.1371/journal.pbio.0030234, CC BY 2.5, Wikimedia
Verwandten Artikel:
