• Saturday April 20,2019

Microcosm Week: Träumen Sie von einer kompletten Lebenslösung

Letzte Woche veröffentlichten drei Wissenschaftlerteams drei umfangreiche Studien über die Gene hinter Schizophrenie. Sie durchsuchten Tausende von Menschen nach Genvarianten, die bei Menschen mit Schizophrenie tendenziell stärker auftauchten als bei Menschen ohne. Und sie fanden einen Haufen Gene. Es gibt Tausende von verschiedenen Varianten, bei denen jede das Schizophrenierisiko um einen winzigen Betrag erhöhen kann.

Nicholas Wade, ein Veteran für Genetik bei der New York Times, verfolgt seit langem die Suche nach Krankheiten an Genen. Und als Wade letzte Woche versucht hat zu bloggen, hat er ein hartes Urteil gefällt.

Die Pressemitteilungen von fünf amerikanischen und europäischen Institutionen feierten die Ergebnisse. Eine davon verwendete die Beinamen "Wahrzeichen", "Großer Schritt nach vorne" und "Echter wissenschaftlicher Durchbruch". Es war die Art von Greis, die Sie für einen echten wissenschaftlichen Fortschritt erwarten würden.

Es scheint mir, dass die Berichte eher eine historische Niederlage darstellen, ein Pearl Harbor der Schizophrenieforschung.

Mit "Niederlage" sagte Wade nicht, dass die Forschung falsch war. Es würde einfach nicht zu schnellen Lösungen für diese verheerende Krankheit führen. Während das Risiko einer Schizophrenie vererbt werden kann, bedeutet dies nicht, dass Sie eine Pille nehmen können, die ein einzelnes gebrochenes Gen kompensiert, und es heilen kann.

Diese neuen Ergebnisse ähneln deprimierend einer Reihe von Suchvorgängen nach Genen, die mit anderen Erkrankungen, wie Diabetes und Bluthochdruck, zusammenhängen, wie ich in meinem kürzlich erschienenen Aufsatz von Newsweek "The Gene Puzzle" erklärte. Nun können Wissenschaftler den Menschen lesen Genome und scannen Tausende von DNAs von Menschen, sie finden keine einfachen Antworten. Sie finden stattdessen Netzwerke auf Netzwerken mit Tausenden von Genen, die auf eine erstaunliche Weise gestört werden können.

Es kann frustrierend sein, herauszufinden, wie komplex unsere Gene sein können. Aber wir sollten nicht zu überrascht sein. Wir hatten viel Warnung vor der Komplexität des Lebens von einem viel einfacheren Organismus: E. coli .

E. coli hat nur etwa 4.000 Protein-kodierende Gene (wir haben etwa 20.000 plus Tausende anderer wichtiger DNA-Brocken). E. coli muss sich nicht in ein Gehirn oder ein Herz oder einen Zehennagel entwickeln. Alles, was es tun muss, ist E. coli, eine einzelne, winzige Zelle. Wie ich in meinem Buch Microcosm: E. Coli und die Neue Wissenschaft des Lebens erkläre, wurde E. Coli seit einem Jahrhundert auf und ab und in alle Richtungen untersucht. Es ist die am besten verstandene Art der Erde. Und 1973 entschied der große Biologe Francis Crick, Mitentdecker der DNA-Struktur, dass E. coli Gegenstand eines einzigartigen wissenschaftlichen Projekts sein sollte - eine Art biologischer Mondschuss. Er forderte die "vollständige Lösung" von E. coli : eine vollständige Erklärung, wie sich die Zelle selbst hält, wächst und sich vermehrt.

Cricks Anruf ist seit 36 ​​Jahren vergangen, aber die Wissenschaftler haben sich noch nicht mit E. coli befasst. Zum einen haben sie keine sehr gute Vorstellung davon, wozu viele Gene dienen. Laut einer im April in PLOS Biology veröffentlichten Studie ist die Funktion eines Drittels der E. coli -Gene nicht charakterisiert. Die Autoren dieser Studie waren in der Lage, Hypothesen zu entwickeln, was all diese 1431 Gene tun, aber sie sind bestenfalls grobe Hypothesen. Die Wissenschaftler schlugen vor, dass einige Gene am Aufbau von Proteinen beteiligt sind oder Membranen bauen. Sie konnten keine detaillierte Erklärung dafür liefern, wie die Struktur jedes dieser Proteine ​​bestimmte Funktionen ausüben konnte.

Es wird eine Menge Wissenschaftler erfordern, die viele Experimente durchführen, um herauszufinden, was genau diese 1431 Gene tun. Umgekehrt wird es eine Menge Arbeit kosten, um die Wechselwirkungen von Genen herauszufinden, die selbst die einfachsten Dinge über E. coli hervorbringen. Dieses Diagramm stammt aus einem Artikel, der letzten Monat in Molecular Systems Biology zu einer solchen einfachen Sache veröffentlicht wurde (klicken Sie darauf, um eine größere Ansicht zu erhalten). Wissenschaftler haben E. coli entwickelt, um einen Alkohol namens Isobutanol herzustellen, der als alternativer Kraftstoff dienen könnte. Der einzige Haken ist, dass Isobutanol für E. coli Gift ist. Sogar eine winzige Menge des Materials bewirkt, dass die Bakterien nicht mehr wachsen. Dies ist das letzte, was Sie mit mikroskopisch kleinen Kraftstofffabriken passieren möchten. Wissenschaftler an der UCLA versuchten herauszufinden, wie Isobutanol E. coli krank macht. Dieses Diagramm fasst zusammen, was sie herausgefunden haben: Eine einzelne Art von Molekül kann alle Arten von Änderungen in der Aktivität einer Reihe von Proteinen auslösen, und diese Änderungen kaskadieren sich durch die Zelle, da Proteine ​​Gene für andere Proteine ​​abschalten oder andere aktivieren.

Davon abgesehen, haben die Wissenschaftler die Antwort auf diese spezielle Frage gefunden, und sie überlegen, wie sie dieses Netzwerk optimieren können, damit E. coli sein selbst hergestelltes Gift überleben kann. Während E. coli uns in der nahen Zukunft skeptisch gegenüber großen Versprechungen hinsichtlich der Beherrschung des menschlichen Genoms machen sollte, können wir immer noch Hoffnung für die ferne Zukunft haben. Schließlich beendete Pearl Harbor den Krieg nicht.


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