Ausgabe 193

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Foto: BOKU Öffentlichkeitsarbeit / Jakob Vegh ÖSTERREICH JOURNAL NR. 193 / 31. 07. 2020 Wissenschaft & Technik 32.000 Jahre alte Pflanze erstmals zum Blühen gebracht Prof. Margit Laimer, Pflanzenbiotechnologin an der BOKU Wien: »Wir untersuchen, wie die Urzeitpflanze an Klimabedingungen angepaßt war.“ Pflanzenbiotechnologin Margit Laimer hat ihren BOKUrassic Park am Institut für Bioverfahrenstechnik angesiedelt Die weiße Blüte, die am Institut für Mo - lekulare Biotechnologie an der BOKU aufgegangen ist, ist hübsch anzusehen, aber ansonsten würde nichts darauf hindeuten, welche Sensation hier gelungen ist. Denn das Erbgut der Silene stenophylla, die die Plant Biotechnology Unit (PBU) unter der Leitung von Prof. Margit Laimer nun in vitro zum Blühen gebracht hat, ist 32.000 Jahre alt und hat im sibirischen Permafrostboden überlebt. Zur Verdeutlichung: Als die Pflanze, die zu den Nelkengewächsen zählt, das letzte Mal geblüht hat, sind noch Wollmammuts an ihr vorbeigezogen. Revitalisierung Im Jahr 2012 war es dem Team rund um Svetlana Yashina von der Russischen Akademie der Wissenschaften in Pushchino mit einer bahnbrechenden Arbeit in den Bereichen Kryobiologie, Zellbiologie und Botanik gelungen, Pflanzen aus 32.000 Jahre alten Samen unbekannter Arten aus dem si - birischen Permafrostboden wieder zum Le - ben zu erwecken. Yashina gelang es die Sa - men aus dem Permafrost in vitro als Gewebekulturen wieder zum Wachsen zu bringen. Foto: BOKU Öffentlichkeitsarbeit / Jakob Vegh Erhalt der genetischen Ressourcen Durch ihre guten Kontakte zu den russischen KollegInnen erhielt Laimer schließlich eine der Gewebekulturen für die BOKU und als Ausstellungsstück für „Aeviternity“ »Österreich Journal« – http://www.oesterreichjournal.at 102 im Vorjahr im Mumok. „Die erfolgreiche Blütenbildung einer in Gewebekultur gezogenen Pflanze hängt von vielen Umwelteinflüssen ab. Nur eines sei verraten – für den Übergang zur Blühreife ist der Pflanzenhormongehalt im Medium ein entscheidender Faktor und benötigt viel Erfahrung und Fingerspitzengefühl“, sagt Laimer. „Die Wachstumsbedingungen waren für die Silene of - fenbar so gut, daß sie nun zu blühen begonnen hat.“ Rückschlüsse auf Evolution „Nun können wir mittels genetischer Analysen untersuchen, wie sich das Pflanzengenom entwickelt hat und an die damaligen Klimabedingungen angepaßt war“, erläutert Laimer. Durch den Vergleich mit heutigen Verwandten, zu denen unter anderem Leimkräuter und Lichtnelken gehören, wollen die BOKU-ForscherInnen Grundlagenwissen darüber gewinnen, wie die evolutionäre Entwicklung dieser Pflanzengattung vor sich gegangen ist, das heißt, was sich bei den nächsten Verwandten in den letzten 32.000 Jahren verändert hat. n https://boku.ac.at/ Die 32.000 Jahre alte Pflanze hat im sibirischen Permafrostboden überlebt.

ÖSTERREICH JOURNAL NR. 193 / 31. 07. 2020 Wissenschaft & Technik JKU entwickelt Gerät, das Tumorzellen »zerschreddert« 103 Metastasen im Körper einfach zerschreddern – was so simpel klingt, könnte tatsächlich möglich werden. Ein an der Johannes Kepler Universität Linz entwickeltes Gerät schert das Blut so, daß Blutzellen nicht beeinträchtigt werden, aber zirkulierende Tumorzellen Schaden nehmen. Ein derartiges Verfahren ist völlig neu. Foto: JKU Das an der JKU entwickelte Gerät zeigt, daß das Prinzip funktioniert… Über 90 Prozent der durch Krebs verursachten Todesfälle sind auf die Metasta - sen, also Absiedelungen, und nicht auf den primären Tumor zurückzuführen. Versuche, die bösartigen Zellen auf ihrem Weg vom Ausgangstumor über ihre Verbreitung in der Blutbahn bis zum erneuten Anwachsen in fer nen Zielorganen wie Leber und Lunge ab - zufangen, waren bisher nur begrenzt erfolgreich. Das Auftreten von Metastasen geht mit einer deutlich erschwerten Behandlungssituation einher, und für viele Tumorpa - tientInnen ist eine Ausheilung ihrer Krebserkrankung nicht mehr möglich. Eine effektive Vermeidung der Metastasierung von bösartigen Tumoren würde die Le benserwartung wie auch die Lebensqualität vieler betroffener Patienten entscheidend verbessern. Der Prozeß der Metastasierung ist sehr komplex. Er erfolgt durch zirkulierende Verbände von Tumorzellen, so genannte CTCs (circulating tumor cells), die vom Primärtumor abgehen und im Blut oder der Lymphflüssigkeit der PatientInnen zirkulieren, bis sie sich im Körper absetzen und eine Metastase bilden. Ein wesentlicher Unterschied zwischen Tumorzellen und Blutzellen be - steht in den mechanischen Eigenschaften. Während Blutzellen an hohe Flüssigkeitsscherung angepaßt sind, trifft das für CTCs nicht zu. Der Vorgang der Flüssigkeitsscherung kann wie folgt beschrieben werden: Um zwei Platten, zwischen welchen sich ein Flüssigkeitsfilm befindet, gegeneinander zu ver - schie ben, braucht man eine Kraft. Diese ist notwendig um die Reibung zwischen den Schichten der Flüssigkeit, die sich gegeneinander bewegen, zu überwinden; die Größe dieser Kraft ist proportional zur Viskosität und zur Geschwindigkeit. Eine solche Relativbewegung unterschiedlicher Flüssigkeitsschichten aufeinander wird als (Flüssigkeits-) Scherung bezeichnet. Ist jetzt ein festes Ob - jekt, wie etwa eine Zelle, in dieser Flüssigkeit, so wirken an den entgegengesetzten Enden des Objektes Kräfte in entgegengesetzten Richtungen und können so eventuell das Objekt zerstören. Pumpe mit mechanisch gekoppelter Drossel Die Idee, diese unterschiedlichen biophysikalischen Eigenschaften zu nutzen, um die Tumorzellen in der kritischen Zwischenphase, also wenn sie sich im Blutstrom befinden, mechanisch anzugreifen, stellt ein Team vom Institut für Medizin- und Biomechatronik nun im wissenschaftlichen Fachjournal „Scientific Reports“ vor. Gemeinsam mit Co-Autor Kurt Priesner, Bauingenieur und Inhaber der Griesmühle, bauten die Forscher der JKU einen „Turmorzellschredder“, der be reits zum Patent angemeldet wurde. „Mittels einer miniaturisierten Pumpe mit einer mechanisch gekoppelten rotierenden Drossel kann das Blut so geschert werden, daß es unbeeinträchtigt bleibt, die CTCs aber Schaden nehmen bzw. zerstört werden. Durch entsprechende Regelung kann die Pumpen- Drossel-Einheit so betrieben werden, daß der natürliche Blutstrom nicht beeinträchtigt wird“, erklärt Prof. Baumgartner, der Leiter »Österreich Journal« – http://www.oesterreichjournal.at des Instituts für Medizin- und Biomechatronik. Mit Unterstützung von Prof. Nicola Aceto, der an der Universität Basel am Institut für Onkologie die Abteilung Metastasierung leitet, wurden in Tests Tumorzellcluster erfolgreich zerstört, während Blutzellen intakt blieben. Von diesem Ansatz zeigt sich auch Prof. Clemens Schmitt, Professor an der Medizini - schen Fakultät der JKU und Vorstand der Uni - versitätsklinik für Hämatologie und In ter ni - stische Onkologie am Kepler Universitätskli - nikum, beeindruckt: „Tumore grundsätzlich an einer Ausbreitung durch Metastasierung zu hindern, wäre ein enormer Durchbruch für die klinische Onkologie. Prof. Baum - gartner und sein Team konnten experimentell zeigen, daß Krebszellen gegenüber me - chanischen Scherkräften verwundbarer als normale, gesunde Blutzellen sind. Diese Idee haben sich die Forscher nun zunutze ge macht, um in einem speziellen Gerät, ähnliche einer Blutwäsche-Behandlung, modellhaft diese Scherkräfte auf das Blut einwirken zu lassen, woraufhin tatsächlich eine Hemmung der Metastasierungsfähigkeit der Krebszellen zu beobachten war.“ Dieser Ansatz, so Prof.