Covid-19 meets CRISPR-Cas

Kristallograifsche Darstellung des CRISPR/Cas Systems,
Boghog, CC BY-SA 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0, via Wikimedia Commons

Warum es der richtige Zeitpunkt für diesen Nobelpreis in Chemie ist und was das mit der aktuellen Pandemie zu tun hat.

Der Nobelpreis für Chemie geht in diesem Jahr an die Genforscherinnen Emmanuelle Charpentier Jennifer A. Doudna für ihre Entdeckung und Entwicklung der CRISPR-Cas Methode. Die biotechnologisch-interessierte Welt hat darauf gewartet und die Entscheidung des Nobelpreiskommittees kommt genau zum richtigen Zeitpunkt. Denn in der Entwicklung von Diagnose- und Therapieverfahren von Sars-Cov-2 (Covid-19) kommt der Methode weltweit eine hohe Bedeutung zu.

Was macht diese Genschere aktuell so attraktiv gegenüber anderen gentechnischen Methoden?

Im Gegensatz zu bisherigen gentechnischen Methoden handelt es sich beim CRISPR/Cas System um ein sehr präzises, molekulares Werkzeug. Es ist in der Lage bestimmte Virensequenzen zu detektieren und diese gezielt abzubauen.

Die Genschere ist Bestandteil des bakteriellen Immunsystems, das sich entwickelt hat um sich gegen virale Attacken zu schützen. Ja, auch Bakterien werden von Viren befallen. Viren besitzen keinen eigenen Stoffwechsel um sich zu vervielfältigen. Aus diesem Grund veranlassen Sie Bakterien die notwendigen virale Proteine für Sie zu produzieren.

Wurde ein Bakterium bspw. von einem bestimmten RNS Virus befallen, schützt es sich vor einem erneuten Virenbefall desselben Typs, indem es sein Immunsystem aktiviert. Dazu wird ein Teil der Viren RNS in das bakterielle Genom eingebaut. Dabei wird die Viren RNS von genetischen Abschnitten, den CRISPR Bereichen, umrahmt. Als Teil der bakteriellen Immunantwort wird ein bakterielles RNS Fragment erstellt, das sowohl virulente als auch bakteriellen Abschnitte enthält. Diese RNS wird wiederum an das Enzym Cas 9 gebunden.  Befallen diese Viren nun wiederholt ein Bakterium so wirkt das CRISPR/Cas System als bakterielles Skalpell. Die kombinierten Viren und CRISPR-Sequenzen verkleben sich mit den bekannten Sequenzen des Eindringlings und das Cas 9 Enzym zerschneidet die verbundene Viren RNS. Dadurch wird das Virus in seiner Funktionsweise für seinen Wirt unschädlich gemacht.

Ein neuartiger Coronalichttest dauert 5 Minuten.

Ein sehr schnelles Covid-19 Diagnose-Verfahren haben nun ein Team um Daniel Fletcher von der Universität von Berkeley und Melanie Ott vom Gladstone-Institut entwickelt. CRISPR Leitsequenzen die sich spezifisch mit bestimmten Virengenen verkleben können, werden mit menschlichem Serum gemischt. Ist der Kandidat positiv dann verbinden sich die Sequenzen, das Enzym Cas-9 zerschneidet die Viren RNS und ein fluoreszierender Marker leuchtet auf.  

Geeignete Impftherapien gibt es aktuell noch nicht aber die Entwicklung ist in vollem Gange. Big Data Simulationen sind auf der Suche nach geeigneten Viren RNS Sequenzen, die eine Immunantwort beim Menschen auslösen können. Dazu müssen Gedächtniszellen des T Lymphocytensystems anlegt werden ohne dass es zu einem schweren symptomatischen Krankheitsverlauf beim Menschen kommt. Sobald die Sequenzkandidaten mit Hilfe der Algorithmen gefunden sind kann die Genschere zum Einsatz kommen.

Quellen:

https://www.mpg.de/11018867/crispr-cas9

https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.09.28.20201947v1

„Lasst uns über die Wirkung von Sozialen Medien sprechen“

Im Zuge der Net Flix Dokumentation „The Social Dilemma“, ist das Thema „Soziale Medien“ und der bewusste Umgang damit, wieder in den Fokus gerückt.

Wir wissen es alle. Diese Plattformen sind monetär kostenlos. Dafür zahlen wir mit unseren Daten und sind den konditionierenden Algorithmen von Facebook, Twitter und Instagram ausgesetzt.

Auf der anderen Seite bringen soziale Medien, Menschen mit ähnlichen Interessen zusammen und ermöglichen digitale Gruppierungen, die analog nicht möglich wären.

Jaron Lanier, einer der ersten Techunternehmer des Silikon Valleys ist der Meinung, dass das Experiment „Soziale Medien“ seinem Namen nicht gerecht wird. „Jedes Mal wenn Menschen im Sinne eines Projekts mit guten Absichten zusammen kommen (s. #Fridaysforfuture, #metoo, #Blacklifesmatters), schieße das System zurück. Das Ziel der Algorithmen sei es hohe Aufmerksamkeitspannen von Einzelnen zu messen und emotionale Reaktion von Vielen innerhalb von kurzer Zeit zu generieren. Die Algorithmen funktionieren dabei häufiger auf Basis der negativen Konditionierung, weil die Reaktionen darauf schneller und stärker ausfallen im Vergleich zu dem sich langsam aufbauenden Effekt der positiven Konditionierung. Mit dem Resultat, dass in Foren immer mehr Gruppierungen mit radikalen Gegenpositionen aufeinander treffen.“

Im Hinblick auf die anstehenden US Wahlen werden die Stimmen laut, dass Wahlen durch falsche Meinungsmache manipuliert werden können und dass es eine ethische Kontrollinstanz braucht um Lügen und Verschwörungstheorien Einhalt zu bieten. Die zuständigen Techunternehmer sind dafür die falschen Ansprechpartner. Sie sind abhängig von ihren Aktionären und den hohen Klickzahlen, damit Drittmittelgeber ihre Werbung auf den Plattformen positionieren können um potentielle Konsumenten anzusprechen.

Den internationalen Ethikrat/Gerichtshof für Soziale Medien gibt es noch nicht. Können wir uns also selber dem Einfluss von sozialen Medien selbstständig entziehen. Das Ganze ist erst einmal nicht so einfach.

Verhaltensgesteuerte Konditionierung lässt sich nur schwer bewusst machen, wenn man Teil eines solchen Experiments ist. Natürlich sind wir keine Mäuse, die in einem Stall sitzen und mit Stromschlägen versehen werden, wenn wir eine Handlung nicht im Sinne des Experimentators ausführen. Aber wir erleben tatsächlich einen kleinen Dopaminrausch, wenn unsere Inhalte als interessant erlebt werden und wir das durch den Like Button rückgemeldet bekommen. Im umgekehrten Fall konnte eine im Auftrag von Facebook angelegte Studie einen Zusammenhang aufzeigen zwischen dem Gebrauch von Sozialen Medien und einer erhöhten Depressionsrate von Teenagern der Generation „Digital Natives“.

Jaron Lanier hat auf die Risiken der Abhängigkeit in seinem Buch „Zehn Gründe, warum du deine Social Media Accounts sofort löschen musst“ im Jahr 2018 hingewiesen.

Für die „digital Natives“ hat er deshalb den Rat im Selbstexperiment alle Kanäle für mind. 6 Monate abzubestellen und sich selbst darin zu beobachten, ob man durch die Nichtnutzung weniger nervös bzw. angespannt ist.

Weitere hilfreiche Tipps im Umgang mit Sozialen Medien kann man auf der Webseite „Common Sense Education“ finden. Die Macher der Plattform empfehlen bspw. die Webseite allsides.com auf der man Nachrichten erhalten kann, die man normalerweise nicht erhält, weil die eigene digitale Blase dafür nicht durchlässig genug ist. In unser komplexer, werdenden Welt ist es wichtig, über den eigenen Tellerrand zu schauen und gute von schlechten Quellen zu identifizieren. Das man sich dabei innerhalb der digitalen Gemeinschaft unterstützen kann, bleibt der große Vorteil der sozialen Medien.  Lasst ihn uns mit einem wachsamen Auge nutzen!

Quellen:

Interview mit Tristan Harris: https://www.youtube.com/watch?v=fKHGrhZxE3Y

http://www.jaronlanier.com/

https://www.allsides.com/media-bias/media-bias-chart

https://www.commonsense.org/education/

Die Vererbung von menschlichen Krankheiten

In der heutign Podcastfolge schauen wir uns die Humangenetik an und wie dort der Zusammenhang mit den mendelschen Regeln ist.

Humangenetik

Auf den Seiten 102-109 des Natura 11 Biologie Buches im Klett Verlag gibt es noch viele, weitere, spannende Beispiele zur Humangenetik. (#Werbungnotsponsored)

Gregor Mendel, der Begründer der modernen Genetik

In der heutigen Podcastfolge beschäftigen wir uns mit den Kreuzungsexperimenten des Genetikers und Mönchs Gregor Mendel.

Genetik Gregor Mendel

Wer neugierig geworden ist, und die Thematik für sich vertiefen möchte, kann sich die Seiten 94-101 des Natura 11 Biologiebuches aus dem Klett Verlag durchlesen. (#Werbungnotsponsored)

Mitose: Körperzellen teilen sich

In der heutigen Podcastfolge beschäftigen wir uns mit dem Vorgang der Zellteilung. 2 Körperzellen entstehen durch 4 mitotischen Teilschritte, die eine Mutterzelle durchläuft.

Die Mitose

Weitere Informationen findet ihr auf den Seiten 84-87 im Natura 11 Buch des Klett Verlags (#Werbungnotsponsored).

Wissenschaft die zum schmunzeln und nachdenken anregt :)

Es ist mal wieder soweit: In Cambridge wurde der alternative Nobelpreis „Ig Nobel“ in 10 Kategorien verliehen. Wer also schon immer mal wissen wollte wie sich ein Alligator unter Heliumeinfluss anhört oder was Augenbrauen mit Narzissmus zu tun haben, der kann sich die Onlineverleihung hier ansehen:

Enjoy 😉

Wie werden Proteine innerhalb der Zelle gebaut

In der heutigen Podcastfolge beschäftigen wir uns mit der Proteinbiosynthese. Sie besteht aus 2 räumlich getrennten Stoffwechselprozessen: der Transkription und der Translation

Die Transkription
Die Translation

Hinweis: Im Podcast spreche ich sowohl von der RNA als auch von der RNS. Es handelt sich um die gleiche Bezeichung. RNA ist die englische Bezeichnung und RNS die deutsche Bezeichnung für diese Nukleinsäure.

Für alle Interessierten der Thematik empfehle ich zur Vertiefung die Seiten 66-71 des Buches Natura 11 des Klett Verlags. (#Werbungsnotsponsored)

Die DNA als wichtigster Informationsspeicher der Zelle

In den vergangenen Wochen haben wir uns mit bestimmten Strukturen und Stoffwechselreaktionen innerhalb der Zelle auseinander gesetzt. In der heutigen Podcastfolge beschäftigen wir uns mit einem Biomolekül, dass den Ablauf dieser gesamten Prozesse in ihrer Struktur speichert und im Zellkern aufbewahrt: der Desoxyribonukleinsäure kurz auch die DNS genannt. Eine zweite wichtige Nukleinsäure spielt in der Koordination zwischen DNS und den Abläufen innerhalb der Zelle eine wichtige Rolle: die Ribonukleinsäure oder auch kurz RNS genannt. Um beide Nukleinsäuren wird es in der heutigen Folge gehen.

Die Struktur und Funktion der DNS und RNS

Für alle, die sich etwas detaillierter mit der Theorie von Nukleinsäuren beschäftigen möchten, empfehle ich die Seiten 58-63 des Natura Buches 11 aus dem Klett Verlag (#Werbungnotsponsored)

Die Zellamtung: Wie aus einem Apfel Sotffwechselenergie wird

In der heutigen Podcastfolge beschäftigen wir uns mit einem weiteren wichtigen Stoffwechselkreislauf, der vorallem für heterotrophe Organismen wie Tiere und Menschen relevant ist.

Der Ablauf der Zellatmung

Wer sich im Detail dafür interessiert wie aus unserer Nahrung der wichtige Energieliferant ATP entsteht, der kann sich die Seiten 48-53 des Natura Buches aus dem Klettverlag durchlesen. (Werbungnotsponsored)