Advanced Lectures in Molecular Medicine 2 - Cheatsheet

Onkogene und Tumorsuppressorgene

Definition:

Gene, deren Produkte Zellwachstum und Zellteilung beeinflussen.

Details:

• Onkogene: mutierte oder überaktivierte Gene, die das Zellwachstum fördern
• Veränderungen durch Punktmutationen, Genamplifikationen oder Chromosomentranslokationen
• Bekannte Onkogene: RAS, MYC, EGFR
• Tumorsuppressorgene: Gene, die das Zellwachstum hemmen oder die Apoptose fördern
• Verlust oder Inaktivierung dieser Gene führt zu unkontrolliertem Zellwachstum
• Bekannte Tumorsuppressorgene: TP53, RB1, BRCA1/2

CAR-T-Zelltherapien: Prinzip und Anwendungen

Definition:

CAR-T-Zelltherapien: T-Zellen des Patienten genetisch modifiziert, um chimäre Antigenrezeptoren (CAR) zu exprimieren, die Krebszellen erkennen und zerstören.

Details:

• CAR: Chimärer Antigenrezeptor
• Prinzip: Nutzung von T-Zellen mit modifiziertem Rezeptor zur gezielten Bekämpfung von Krebszellen
• Prozess: Entnahme von T-Zellen, genetische Modifikation, Vermehrung und Rückführung in den Patienten
• Hauptanwendungen: Behandlung von hämatologischen Krebstypen wie B-Zell-Lymphomen und akuter lymphoblastischer Leukämie
• Nebenwirkungen: Cytokin-Release-Syndrom (CRS), Neurotoxizität
• Erfolgsrate: Hohes Ansprechen bei refraktären/rezidivierenden Patienten
• Zukunft: Erforschung weiterer Tumorarten, Verbesserung der Sicherheit und Effizienz

Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen)

Definition:

Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) sind somatische Zellen, die durch die Expression von vier Reprogrammierungsfaktoren (OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC) in einen pluripotenten Zustand zurückversetzt wurden.

Details:

• Hervorragendes Modell für Krankheitsforschung und Medikamententestung
• Können in alle Zelltypen differenziert werden
• Erste Herstellung 2006 durch Shinya Yamanaka
• Keine ethischen Bedenken wie bei embryonalen Stammzellen
• Anwendungspotential in der regenerativen Medizin

CRISPR/Cas9: Prinzipien und Anwendungen

Definition:

Genom-Editierung mittels CRISPR/Cas9 zur gezielten Veränderung von DNA-Sequenzen, induziert Doppelstrangbrüche an spezifischen genetischen Loci.

Details:

• Leit-RNA (guide RNA, gRNA): bestimmt Zielort der Schnittstelle
• Cas9: Nuklease, die DNA schneidet
• Reparaturmechanismen: NHEJ (führt zu Indels) und HDR (ermöglicht präzise Veränderungen)
• Anwendungen: Genomeditierung, Krankheitsmodellierung, Therapieansätze
• Ethische Herausforderungen und Sicherheitsbedenken beachten
• Formeln:
  • Leit-RNA Sequenz: \(gRNA\)
  • Doppelstrangbruch: \(DSB\)

Enzymkinetik und Mechanismen

Definition:

Studium der Geschwindigkeit chemischer Reaktionen, die durch Enzyme katalysiert werden, sowie der Mechanismen, durch die Enzyme diese Reaktionen beeinflussen.

Details:

• Michaelis-Menten-Kinetik: \[ v = \frac{V_{max}[S]}{K_m + [S]} \]
• Lineweaver-Burk-Gleichung: \[ \frac{1}{v} = \frac{K_m}{V_{max}[S]} + \frac{1}{V_{max}} \]
• Inhibitionsarten: kompetitiv, nicht-kompetitiv, unkompetitiv.
• Enzymmechanismen, z.B. Säure-Base-Katalyse, kovalente Katalyse.

Genomische Instabilität und Chromosomenaberrationen

Definition:

Genomische Instabilität: erhöhte Mutationsrate. Chromosomenaberrationen: strukturelle und numerische Veränderungen der Chromosomen.

Details:

• Erhöhtes Risiko für Krebsentstehung.
• Ursachen: DNA-Schädigung, Fehler in DNA-Reparaturmechanismen, Dysfunktion von Zellzyklus-Kontrollpunkten.
• Typen von Aberrationen: Deletionen, Duplikationen, Inversionen, Translokationen.
• Mikronuklei: Kleine Kerne mit chromosomalen Fragmenten, Indikator für Genomstabilität.
• Methoden zur Analyse: FISH (Fluoreszenz in situ Hybridisierung), SKY (Spektral-Karyotypisierung).
• Wichtige Gene: TP53, BRCA1/2, ATM.

Checkpoint-Inhibitoren und deren Wirkmechanismen

Definition:

Checkpoint-Inhibitoren blockieren Immun-Checkpoints, um das Immunsystem zu aktivieren und Tumorzellen anzugreifen.

Details:

• Immunkontrollpunkte: PD-1/PD-L1 und CTLA-4
• PD-1/PD-L1-Inhibitoren: Nivolumab, Pembrolizumab
• CTLA-4-Inhibitor: Ipilimumab
• Mechanismus: Verhindern die Hemmung von T-Zellen, ermöglichen somit eine stärkere Immunantwort gegen Tumorzellen
• Indikationen: Melanom, Lungenkrebs, Nierenkrebs u.a.
• Nebenwirkungen: Autoimmunreaktionen, Entzündungen

Ethische und regulatorische Aspekte in der Stammzellforschung

Definition:

Regelung und moralische Überlegungen im Umgang mit Stammzellenforschung, insbesondere menschlicher embryonaler Stammzellen (hES).

Details:

• Nationale und internationale Gesetze bestimmen die Forschungspraxis
• Embryonenschutzgesetz in Deutschland regelt die Gewinnung und Verwendung von Stammzellen
• Informed Consent erforderlich
• Kloning für reproduktive Zwecke verboten; therapeutisches Klonen in vielen Ländern eingeschränkt
• Ethische Debatten zu Beginn des Lebens, Menschenwürde und moralischer Status von Embryonen
• Regulierungen: Institutionelle Aufsichtsgremien (z.B. Ethikkommissionen), Fördermittelrichtlinien und internationale Vereinbarungen (z.B. UNESCO, EU-Recht)
• Abwägung von Forschungsvorteilen gegen ethische Bedenken notwendig