Vom Wurm zum Medikament

Manchmal fällt der Begriff „wissenschaftliche Revolution“, wenn von der Entdeckung der microRNAs die Rede ist, denn Wissenschaftler haben mit diesen Molekülen eine neue Welt der Genregulation entdeckt. In menschlichen Zellen werden über die Hälfte aller Gene durch microRNAs reguliert. Es gibt wohl kaum einen Prozess in der Zelle, an dem microRNAs nicht beteiligt sind.

All das wusste man noch nicht, als vor 25 Jahren die microRNA Revolution ganz leise begann. Am 3. Dezember 1993 veröffentlichten Victor Ambros von der Harvard University und seine Kollegen eine Studie zu einem ziemlich abgehobenen Thema. Es ging um die zeitliche Koordination bestimmter Zellteilungen in der Entwicklung eines Fadenwurms C. elegans. Bei diesem Prozess, so stellten die Wissenschaftler fest, übernimmt ein kurzes RNA-Schnipsel eine Funktion, die nach bisherigem Wissen eigentlich Proteine haben: Es reguliert Genaktivität.

Etwa 7 Jahre später wurde die nächste kleine RNA entdeckt, die Genaktivität regulieren kann – da waren es dann also zwei. Und noch ein Jahr später waren es plötzlich hunderte. Wissenschaftler aus den Arbeitsgruppen von Victor Ambros, David Bartel (Massachusetts Institute of Technology) und Thomas Tuschl (damals Universität Göttingen) hatten sich mit neuen Methoden systematisch auf die Suche nach ähnlichen kurzen RNA-Schnipseln gemacht. Sie fanden heraus, dass sie in den unterschiedlichsten Organismen und in den verschiedensten Zellen vorkommen. Da diese RNA-Moleküle so klein sind, nannten die Wissenschaftler sie microRNAs.

Inzwischen ist ein ganzes neues Forschungsfeld um microRNAs und andere kleine RNAs entstanden – man nennt sie zusammen „small non-coding RNAs“. Typischerweise regulieren non-coding RNAs viele verschiedene Gene gleichzeitig. Sie sind oft daran beteiligt, ein ganzes Zellprogramm umzustellen. Man weiß heute, dass sie auch bei der Entstehung von Krankheiten eine wichtige Rolle spielen können. Damit sind sie natürlich auch gute Zielmoleküle für neue Therapien. Zur Zeit laufen etliche klinische Studien zur Behandlung von Krebs, Kreislauferkrankungen, Hepatitis C oder Fibrose, die auf microRNAs beruhen.

Forschung ist teuer. Da scheint es für die Gesellschaft gewinnbringender, Forschung zu finanzieren, die anwendbare Ergebnisse bringt – medizinische Therapien zum Beispiel. Aber ohne Grundlagenforschung geht es eben auch nicht. Vor 25 Jahren hätte man fragen können: Wozu braucht man Forscher, die sich mit der zeitlichen Koordination bestimmter Zellteilungen in der Entwicklung eines Fadenwurms befassen? Die Antwort kennen wir heute: Um die Prozesse des Lebens zu verstehen. Denn das ist die Voraussetzung für die Entwicklung von Medikamenten.

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Erst wollte ich Biologin werden – ich habe studiert, promoviert und als Postdoc geforscht. Nun bin ich Wissenschaftsjournalistin und darf jetzt das, was einst mein Leben war, von außen betrachten. Ich schreibe über Lebenswissenschaften, Molekularbiologie und Neurowissenschaften für die Fach- und für die Publikumspresse. Die Zusammenhänge zwischen Wissenschaft und Gesellschaft faszinieren mich schon immer – ihnen widme ich diesen Blog.

4 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Von einer gewissen Warte aus betrachtet ist der Unterschied zwischen Fadenwurm und Mensch gar nicht so gross.
    Wenn man den Fadenwurm zu 100% kennt und versteht, weiss man auch vieles über den Mensch.

  2. Ein Hoch auf Katrin Weigmann. Über solche Blogs gelangt das Wissen in die Öffentlichkeit.
    Die Micro RNA, davon haben die meisten noch nie etwas gehört. Super !

  3. Der Fadenwurm C.elegans besteht aus 959 Zellen wovon 302 Nervenzellen sind. Dennoch ist C.elegans bereits ein komplexer Organismus, an dem auch schon Alterungsvorgänge untersucht wurden (für die es sogar Äquivalente beim Menschen gibt) und dessen 1 Milliarde Basenpaaren-Genom immer noch der vollen Sequezierung harrt. Bis heute wurden tausende von Forschungspapieren über C.elegans verfasst und es gibt tausende von C.elegans-Experten, die sich jeden Tag mit diesem Wurm beschäftigen. Auf der Website What is C. elegans? liest man dazu (übersetzt von DeepL):
    Warum C. elegans lernen?
    Weltweit arbeiten Tausende von Wissenschaftlern hauptberuflich an der Erforschung der Biologie von C. elegans. Zwischen Oktober 1994 und Januar 1995 erschienen 73 wissenschaftliche Artikel über diese Kreatur in internationalen Fachzeitschriften. Derzeit arbeitet ein internationales Laboratoriumskonsortium an einem Projekt zur Sequenzierung der gesamten 100.000.000.000 Basen der DNA des C. elegans Genoms. Warum so viel Mühe in die Erforschung eines so unbedeutenden Organismus investieren?
    C. elegans ist etwa so primitiv wie ein existierender Organismus, der dennoch viele der wesentlichen biologischen Eigenschaften teilt, die zentrale Probleme der Humanbiologie sind. Der Wurm ist als eine einzige Zelle konzipiert, die einen komplexen Entwicklungsprozess durchläuft, beginnend mit der embryonalen Spaltung, über die Morphogenese und das Wachstum zum Erwachsenen. Es hat ein Nervensystem mit einem “Gehirn” (dem umschließenden Nervenring). Es zeigt Verhalten und ist sogar in der Lage, rudimentär zu lernen. Es produziert Sperma und Eizellen, paart sich und vermehrt sich. Nach der Fortpflanzung altern sie allmählich, verlieren an Kraft und sterben schließlich. Embryogenese, Morphogenese, Entwicklung, Nervenfunktion, Verhalten und Alterung und wie sie von den Genen bestimmt werden: Die Liste umfasst die meisten grundlegenden Geheimnisse der modernen Biologie. (Wir müssen leider davon ausgehen, dass das größte biologische Rätsel aller Zeiten, das Bewusstsein, bei C. elegans nicht vorhanden ist – auch wenn dies noch zu beweisen ist!) C. elegans weist diese Phänomene auf, ist aber nur 1 mm lang und kann wie ein Mikroorganismus behandelt werden – er wächst meist auf Petrischalen, die mit Bakterien besät sind. Alle 959 somatischen Zellen seines transparenten Körpers sind mikroskopisch sichtbar, und die durchschnittliche Lebensdauer beträgt nur 2-3 Wochen. Damit bietet C. elegans dem Forscher den idealen Kompromiss zwischen Komplexität und Nachvollziehbarkeit.

  4. Korrektur zum Vorgängerkommentar von mir: Natürlich hat man die DNA von C.elegans inzwischen sequenziert und folgendes gefunden: Caenorhabditis elegans war 1998 der erste vollständig sequenzierte Vielzeller (Metazoon) überhaupt. Die sechs Chromosomen und das Genom des Mitochondriums enthalten zusammen 100.281.426 Basenpaare und 23.217 Gene.

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