Aus Mitochondrien werden Reparaturwerkstätten des Körpers

15.04.2008

Auf dem Weg zur genetischen Therapie von neuro-muskulären Erkrankungen setzen Forscher des Biotechnologisch-Biomedizinischen Zentrums der Universität Leipzig gemeinsam mit internationalen Kollegen auf die Verwendung von Zellen ohne mitochondriale DNA. Über die Ergebnisse ihrer Forschungen berichteten die Wissenschaftler aus Leipzig, Würzburg, Stockholm, Melbourne und Bari jetzt in "Nucleic Acids Research".

"Wir kennen eine ganze Reihe von Erkrankungen, die durch ein kaputtes Genom der Mitochondrien entsteht", erklärt Prof. Dr. Peter Seibel. Betroffen sind dabei Bereiche des menschlichen Körpers, in denen Zellen vorherrschen, die auf besonders viel Energie angewiesen sind, etwa in Muskeln, dem Herzen oder auch dem Gehirn. Bei den Untersuchungen nutzen die Forscher den Fakt, dass die so genannten Mitochondrien - die im Zellplasma vorliegen - als Kraftwerke der Zellen fungieren und über eigene DNA verfügen. Diese mitochondriale DNA wird ausschließlich über die Eizelle vererbt und hat für die Wissenschaftler einen wesentlichen Vorteil: "Das Genom in den Mitochondrien ist sehr übersichtlich, da es lediglich 16.569 Basenpaare groß ist", erläutert der Chemiker.

Um Zellen zur Untersuchung und Behandlung von neuro-muskulären Erkrankungen zu gewinnen, haben die Wissenschaftler um Prof. Seibel jetzt ein relativ einfaches und sehr zeitsparendes Verfahren entwickelt. Sie geben ein aus einem Bakterium gewonnenes Enzym als Schlüssel in die Mitochondrien. Das Enzym dringt bis in die Matrix der Mitochondrien vor und erkennt dort das Genom. Es spaltet oder schneidet das Genom mehrfach auf, die verbleibenden Fragmente werden über endogene Nukleasen abgebaut. Das Enzym verbleibt nur wenige Tage in den Mitochondrien der Zelle. Das Ergebnis: "Wir erhalten eine Zelle, die keinerlei mitochondriale DNA mehr enthält, sowohl die 'gute' wie die 'schlechte' DNA werden zerstört."

Wenn das Genom erfolgreich entfernt ist, können die Forscher anschließend neue Mitochondrien einsetzen, deren Wirkung dort jeweils erwünscht ist. "Vereinfacht ausgedrückt kann man sagen, dass wir die Aufgaben der Mitochondrien um neue Reparaturwerkstätten des Körpers erweitern", veranschaulicht Seibel. Dafür sind die Mitochondrien besonders geeignet, von denen schätzungsweise etwa 50.000 Stück in jeder Eizelle zu finden sind. "Wenn man ein Gen direkt in den Zellkern einbringt, kann man nicht mit Gewissheit sagen, wo es ankert und es können sich Tumoren bilden", so der Chemiker. Ein großer Vorteil für die Mitochondrien, denn hier ist dieses gefährliche Verhalten unbekannt. Einzelheiten, welche Einsatzgebiete und -möglichkeiten es geben wird, lassen sich nur erahnen.

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