10 größten medizinischen Durchbrüche von 2015

Die Wissenschaftler hatten ein arbeitsreiches Jahr, 2015 war ein besonders produktives Jahr für die Medizin. Wir hatten aufregende Entdeckungen, Durchbrüche in der Technologie und neue Anwendungen für bestehende Produkte. Hier sind 10 medizinische Schlagzeilen aus dem Jahr 2015, die die Welt in den kommenden Jahren mit Sicherheit beeinflussen werden.

10 Entdeckung von Teixobactin

Im Jahr 2014 warnte die Weltgesundheitsorganisation (WHO), dass die Welt in eine "Post-Antibiotika-Ära" eintrete, und sie hatten Recht. Wir haben kein neues Antibiotikum gefunden, das seit 1987 vor fast 30 Jahren tatsächlich als Medikament verwendet wurde. Medikamentenresistente Infektionen werden immer mehr zum Problem. Aber im Jahr 2015 haben Wissenschaftler eine Entdeckung gemacht, die als „Spielveränderer“ bezeichnet wurde

Die Wissenschaftler entdeckten eine neue Klasse von Antibiotika mit 25 neuen antimikrobiellen Mitteln, darunter ein wirksames Antibiotikum namens Teixobactin. Dieses neue Antibiotikum tötet Mikroben ab, indem es deren Fähigkeit blockiert, Zellwände zu bilden, sodass die Mikroben keine Resistenz gegen das Medikament entwickeln können. Bislang hat sich Teixobactin bei der Abtötung von MRSA und verschiedenen Bugs, die Tuberkulose verursachen, als wirksam erwiesen.

Vielleicht noch wichtiger ist, dass das Team hinter der Entdeckung eine neue Methode zum Anbau von Antibiotika verwendete, um diese Ergebnisse zu erzielen. Sie schufen ein "unterirdisches Hotel", in dem jede Kapsel (oder jedes Zimmer) vom Rest getrennt ist und ein einzelnes Bakterium enthält.

Dieses „Hotel“ wird dann in den Boden gelegt, so dass viele Antibiotika in Labors gezüchtet werden können, die zuvor nicht dazu in der Lage waren. In Bezug auf Teixobactin führen vielversprechende Tests an Mäusen zu Tests am Menschen, die 2017 beginnen sollten.

9 Ärzte wachsen Stimmbänder von Grund auf

Eines der aufregendsten, futuristischsten Gebiete der Medizin ist die Geweberegeneration. Im Jahr 2015 fügte die Liste der regenerierten Organe einen neuen Eintrag hinzu, als Ärzte an der University of Wisconsin die menschlichen Stimmbänder von Grund auf neu entwickelten.

Unter der Leitung von Dr. Nathan Welham stellte das Team ein Gewebe her, das die Stimmbandschleimhaut nachahmte und die Klappen darstellt, die im Kehlkopf vibrieren, um menschliche Sprache zu erzeugen. Die gespendeten Zellen stammten von fünf menschlichen Patienten und wurden zwei Wochen im Labor gezüchtet. Dann wurden sie mit gefälschten Windrohren an Kehlköpfen befestigt.

Die Wissenschaftler bezeichneten den durch die Seile erzeugten Sound als einen "seeeeischen Sound" wie einen Roboter-Kazoo. Dies entspricht jedoch dem Klang, der normalerweise von echten menschlichen Stimmbändern isoliert erzeugt würde. Mit Hilfe zusätzlicher Strukturen wie Hals oder Mund sind die Wissenschaftler zuversichtlich, dass die Stimmbänder des Labors den Klängen entsprechen können, die durch echte Schnüre erzeugt werden.

In der letzten Phase des Experiments testeten die Wissenschaftler, ob Mäuse, die mit einem menschlichen Immunsystem konstruiert wurden, das Gewebe abstoßen würden. Glücklicherweise war dies nicht der Fall, und Welham glaubt nun, dass Stimmbandgewebe immunprivilegiert ist, was bedeutet, dass es keine Reaktion des Immunsystems auslöst.

8 Krebsmedikamente könnten Parkinson-Betroffenen helfen

Tasigna (auch bekannt als Nilotinib) ist ein von der FDA zugelassenes Medikament, das regelmäßig zur Behandlung von Menschen mit Leukämie eingesetzt wird. Eine neue Studie, die am Georgetown University Medical Center durchgeführt wurde, legt jedoch nahe, dass Tasigna die Symptome der Parkinson-Krankheit durch die Verbesserung der kognitiven Fähigkeiten, der motorischen Fähigkeiten und der nichtmotorischen Funktionen äußerst wirksam behandeln kann.

Fernando Pagan, einer der für die Studie verantwortlichen Ärzte, glaubt, dass die Nilotinib-Therapie möglicherweise die erste ihrer Art ist, die den kognitiven und motorischen Rückgang bei Patienten mit einer neurodegenerativen Erkrankung wie Parkinson rückgängig macht.

Die Studie dauerte sechs Monate und umfasste 12 Patienten, die erhöhte Dosen von Nilotinib einnahmen. Alle elf Probanden, die die Studie beendeten, hatten einen gewissen Nutzen aus der Therapie, wobei zehn von ihnen signifikante klinische Verbesserungen berichteten.

Das Hauptziel dieser Studie war die Sicherheit, um sicherzustellen, dass der menschliche Körper Nilotinib ohne Nebenwirkungen vertragen kann. Die verwendeten Dosen waren viel geringer als die normalerweise bei Leukämiepatienten verabreichten.

Obwohl sich das Medikament als erfolgreich erwiesen hat, wurde die Studie an einer kleinen Gruppe von Personen ohne Kontroll- oder Placebo-Gruppe durchgeführt. Bevor Tasigna zur Behandlung der Parkinson-Krankheit geeignet ist, sind weitere Forschungen erforderlich.

7 Der weltweit erste 3-D-gedruckte Brustkorb

In den letzten Jahren hat der 3D-Druck Schlagzeilen gemacht, indem er aufregende Innovationen in vielen Bereichen, einschließlich der Medizin, hervorbrachte. Im Jahr 2015 führten Ärzte des Universitätsklinikums Salamanca in Spanien die weltweit erste Brustkorbtransplantation mit einer 3-D-gedruckten Brustprothese durch.

Der Patient litt an einem Brustwand-Sarkom. Um die Tumore zu erreichen und zu verhindern, dass sie sich ausbreiten, mussten die Ärzte Teile seines Brustkorbs entfernen. Es gab bereits ein Titanimplantat, um diese fehlenden Teile zu ersetzen.

Ein Implantat für einen großen Teil des Skeletts besteht jedoch aus mehreren Komponenten, die sich mit der Zeit lösen und neue medizinische Komplikationen verursachen können. Darüber hinaus ist die Skelettstruktur jeder Person einzigartig, was es schwierig macht, das Implantat perfekt anzupassen.

Die Ärzte erkannten, dass ein 3D-Drucker verwendet werden könnte, um eine hochgradig angepasste Titanstruktur herzustellen, die besser zu diesem Patienten passt. Nachdem sie hochauflösende 3D-CT-Scans erhalten hatten, nutzten die Wissenschaftler den 1,3-Millionen-Dollar-Drucker Arcam, um ein Implantat mit Teilen des Brustbeins und des Brustkorbs erfolgreich zu erstellen. Die Operation zur Fixierung des Implantats im Körper verlief gut und der Patient erholte sich vollständig.

6 Hautzellen verwandeln sich in Gehirnzellen

Die Wissenschaftler am Salk Institute in La Jolla, Kalifornien, haben ein arbeitsreiches Jahr mit der Erforschung des menschlichen Gehirns verbracht. Sie entwickelten eine Methode zur Umwandlung von Hautzellen in Gehirnzellen und haben bereits mehrere nützliche Anwendungen für diese neue Technik gefunden.

Zunächst fanden Wissenschaftler einen Weg, Hautproben in alte Gehirnzellen umzuwandeln.Dies erleichtert Alzheimer- und Parkinson-Spezialisten die Untersuchung von Hirngewebe, das unter dem Einfluss von Alterung leidet. In der Vergangenheit wurden Tiergehirne für die Forschung verwendet, aber es gibt Grenzen, was wir von anderen Arten lernen können.

In jüngerer Zeit wurden Stammzellen für die Forschung in Gehirnzellen umgewandelt. Diese erlebten jedoch während ihrer Bekehrung einen Verjüngungsprozess und ahmen das Gehirn einer älteren Person nicht genau nach.

Nachdem die Forscher die Technik zur künstlichen Erzeugung von Gehirnzellen entwickelt hatten, spezialisierten sie sich auf die Herstellung von Neuronen, die Serotonin produzieren. Obwohl diese nur einen kleinen Teil des menschlichen Gehirns ausmachen, wurden sie mit schweren Erkrankungen wie Autismus, Schizophrenie und Depression in Verbindung gebracht.

Bisher entwickelten Neuronen, die unter Laborbedingungen entwickelt wurden, eine andere Gehirnchemikalie, die als Glutamat bezeichnet wurde. Diese neue Technik sollte für Forscher, die sich mit psychischen Erkrankungen beschäftigen, ein echter Segen sein.

5 männliche Antibabypille

In Japan haben Wissenschaftler des Osaka University Research Institute for Microbial Diseases neue Forschungsergebnisse veröffentlicht, die in naher Zukunft zu einer Pille für die Geburtenkontrolle bei Männern führen könnten. Sie arbeiteten mit Medikamenten namens Tacrolimus und Cyclosporin A.

Normalerweise werden diese Medikamente an Organtransplantationspatienten verabreicht, um ihr Immunsystem zu unterdrücken und die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass ihr Körper neue Organe abstößt. Dies geschieht durch die Hemmung der Produktion eines Enzyms namens Calcineurin, das PPP3R2 und PPP3CC enthält, zwei Proteine, die auch in Spermien vorkommen.

Die Forscher untersuchten Mäuse und entdeckten, dass diejenigen, die sich nicht reproduzieren konnten, geringe Mengen an PPP3CC hatten, was darauf hindeutet, dass das Fehlen dieses Proteins Unfruchtbarkeit verursachen kann. Bei genauerem Studium gelangten die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass das Protein dafür verantwortlich ist, dass die Samenzelle genügend Flexibilität und Kraft hat, um in die Membran des weiblichen Eies einzudringen.

Ein Test an normalen, gesunden Mäusen bestätigte ihren Befund. Tacrolimus und Cyclosporin A brauchten nur vier bzw. fünf Tage, um die Mäuse unfruchtbar zu machen. Ihre Fruchtbarkeit kehrte eine Woche nach der Einnahme der Medikamente zurück. Noch wichtiger ist, dass Calcineurin kein Hormon ist. Daher sollte das Anvisieren keinen Einfluss auf den Sexualtrieb einer Person haben.

Trotz vielversprechender Ergebnisse ist eine männliche Antibabypille noch Jahre entfernt, wenn überhaupt. Etwa 80 Prozent der Studien an Mäusen sind nicht auf den Menschen anwendbar. Die Forscher bleiben jedoch hoffnungsvoll, da bereits über die Auswirkungen auf die menschliche Fruchtbarkeit berichtet wurde. Ähnliche Medikamente wurden bereits klinisch getestet und werden am Menschen angewendet.

4 DNA-Druck

Die Technologie des 3D-Druckens hat eine einzigartige, neue Industrie geschaffen, die DNA druckt und verkauft. Obwohl der Begriff „Drucken“ weit verbreitet ist, weil er kommerziell ansprechend ist, beschreibt er nicht genau, was passiert.

Wie der CEO von Cambrian Genomics erläutert, ähnelt der Prozess eher einer High-Tech-Version von „Rechtschreibprüfung“ als dem Drucken. Millionen von DNA-Stücken auf winzigen Metallperlen werden von einem Computer gescannt, der die für die Herstellung der gewünschten DNA-Sequenz erforderlichen Stücke auswählt. Anschließend schießt ein Laser auf die richtigen Perlen und legt die DNA in eine Schale, um den vom Kunden gewünschten Strang zu bilden.

Unternehmen wie Cambrian sehen eine nahe Zukunft, in der die Menschen mithilfe von Computersoftware neue Organismen nur zum Spaß zusammenstellen können. Es ist verständlich, dass einige Leute besorgt über die ethischen und praktischen Auswirkungen einer solchen Macht in den Händen Ihres durchschnittlichen Joe sind, ganz zu schweigen von jemandem, der beabsichtigt, sie böswillig einzusetzen.

Derzeit gilt der DNA-Druck als Segen für den medizinischen Bereich. Arzneimittelhersteller und Forschungsunternehmen sind die Hauptkunden von Organisationen wie Cambrian.

Wissenschaftler des Karolinska-Instituts in Schweden gingen einen Schritt weiter und bauten DNA-Stränge in der Form eines Hasen. DNA-Origami, wie sie es nennen, scheint nur ein cooler Party-Trick zu sein, aber es könnte auch medizinische Anwendungen als neue, effektivere Methode der Medikamentenabgabe haben. Das Verfahren könnte verwendet werden, um widerstandsfähigere Strukturen herzustellen, die im menschlichen Körper nicht zusammenbrechen.

3 Nanobots arbeiten in Lebewesen

Anfang 2015 erzielte das Gebiet der Robotik einen großen Erfolg, als ein Forscherteam der University of California in San Diego ankündigte, dass es die ersten erfolgreichen Tests gegeben hatte, bei denen Nanobots für eine Aufgabe in einem lebenden Wesen eingesetzt wurden.

Die fraglichen Kreaturen waren Labormäuse. Nachdem die Mikromaschinen in die Tiere implantiert worden waren, gingen sie zu den Mägen der Mäuse und lieferten ihre Nutzlasten - kleine Goldflocken. Am Ende des Verfahrens hatten die Mäuse keinen Schaden in ihren Magenverkleidungen, was zeigt, dass es für Tiere sicher ist, diese mikroskopisch kleinen Nanobots einzunehmen.

Nachfolgende Untersuchungen haben gezeigt, dass bei dieser Methode mehr Goldflocken im Magen verblieben sind, als wenn sie einfach aufgenommen wurden. Dies deutet darauf hin, dass Nanobots zukünftig zu einer effektiveren Methode der Wirkstoffabgabe werden könnten.

Die Motoren der Maschinen bestehen aus Zink. Wenn sie mit Säuren im Körper in Kontakt kommen, kommt es zu einer chemischen Reaktion, die Wasserstoffblasen erzeugt und die Nanobots antreibt. Nach einer Weile lösen sich die Motoren einfach in der Magensäure auf.

Obwohl dieses Verfahren ein Jahrzehnt in der Herstellung war, wurde es erst 2015 erfolgreich an Tieren anstelle von Zellkulturen in Petrischalen durchgeführt. In Zukunft könnten Nanoroboter verwendet werden, um eine Vielzahl von Krankheiten durch Angriffe auf einzelne Zellen zu erkennen und sogar zu behandeln.

2 Injizierbares Gehirn-Nano-Implantat

Ein Team in Harvard entwickelte ein Gehirnimplantat, das die Behandlung einer Vielzahl von Erkrankungen verspricht, die von neurodegenerativen Erkrankungen bis zu Lähmungen reichen. Das Implantat besteht aus einem elektronischen Gerät aus Gerüsten, das nach dem Einsetzen in das Gehirn mit verschiedenen Maschinen verbunden werden kann.Es könnte dann verwendet werden, um die neuronale Aktivität zu überwachen, das Gewebe zu stimulieren und die Neuronenregeneration zu fördern.

Das elektronische Netz besteht aus leitfähigen Polymerfäden, an deren Schnittpunkten entweder Transistoren oder Elektroden im Nanomaßstab angebracht sind. Das Gewebe ist flexibel und weich, um Hirngewebe nachzuahmen. Das Netz besteht zum größten Teil aus leerem Raum, damit sich die Zellen leicht um es herum anordnen können.

Bis Anfang 2016 führt das Harvard-Team noch Tests durch, um zu prüfen, wie sicher das Verfahren ist. Bislang haben zwei Mäuse Geräte aus 16 elektrischen Komponenten in ihrem Gehirn implantiert. Diese Geräte haben einzelne Neuronen erfolgreich überwacht und stimuliert.

1 THC-produzierende Hefe

Seit Jahren wird Marihuana zur Behandlung von durch HIV oder Chemotherapie hervorgerufenen Symptomen eingesetzt. Alternativ gibt es Pillen, die die synthetische Version von Marihuanaas psychoaktiver Hauptverbindung, Tetrahydrocannabinol (auch als THC bezeichnet) verwenden.

Nun haben Biochemiker der Technischen Universität Dortmund angekündigt, dass sie eine neue Hefesorte entwickelt haben, die THC produzieren kann. Darüber hinaus verfügen sie auch über unveröffentlichte Daten zu einem Hefestamm, der Cannabidiol, einen weiteren Wirkstoff von Marihuana, produziert.

Marihuana hat mehrere molekulare Verbindungen, die für Forscher von Interesse sind. Daher wäre eine effiziente und zuverlässige Methode zur Erzeugung des gewünschten Moleküls in großen Mengen ein großer Segen für die medizinische Welt. Im Moment ist der Anbau der Pflanze jedoch immer noch die effektivste Methode. Bis zu 30 Prozent des Trockengewichts einer modernen Marihuana-Sorte können THC sein.

Dennoch hoffen die Dortmunder Forscher, dass sich dies in Zukunft ändern könnte. Derzeit basiert die Hefe auf Vorläufermolekülen und nicht auf der bevorzugten Alternative zu einfachen Zuckern. Dies führt zu geringen THC-Mengen, die mit jeder Charge erzeugt werden.

Weitere Forschungen könnten den Prozess jedoch so verfeinern, dass Biochemiker die THC-Produktion maximieren und für industrielle Zwecke skalieren können. Dies würde medizinische Forscher und europäische Regulierungsbehörden freuen, die nach einer neuen Art der Herstellung von THC suchen, ohne Marihuana zu kultivieren.