Woher kommen die kosmischen „Wanderer“? Über diese „Gezeitenbrücke“ | Technologie-Wochenzeitung

Zusammengestellt von Zhou Shuyi und Pingsheng

Aspirin kann die Metastasierung einiger Krebsarten verhindern

Eine am 6. März in Nature veröffentlichte Studie zeigte, dass Aspirin durch die Linderung der Immunsuppression die Metastasierung von Krebs verhindern kann. Diese Erkenntnis könnte dazu beitragen, wirksamere antimetastasierende Therapien zu entwickeln.

Unter Krebsmetastasen versteht man die Ausbreitung von Krebszellen vom Primärtumor in entfernte Organe. Sie sind für 90 % aller krebsbedingten Todesfälle weltweit verantwortlich. Die metastasierten Krebszellen sind der immunsuppressiven Mikroumgebung der Primärläsion entkommen. Theoretisch sollten die für die Immunität verantwortlichen T-Zellen diese „einzelnen“ Krebszellen leichter identifizieren und eliminieren können. Dies ist jedoch nicht der Fall und viele Krebsarten sind immer noch mit einem extrem hohen Metastasierungsrisiko verbunden.

Neue Forschungsergebnisse haben ergeben, dass die „Nachlässigkeit“ der T-Zellen tatsächlich mit scheinbar irrelevanten Blutplättchen zusammenhängt. Das von Blutplättchen abgesonderte Thromboxan TXA2 ist nicht nur am Gerinnungsprozess beteiligt, sondern bindet auch an Oberflächenrezeptoren von T-Zellen, um deren Immuneffekte zu hemmen und so das Immunsystem daran zu hindern, metastasierende Krebszellen anzugreifen und zu eliminieren.

Mäuse mit Brustkrebs entwickeln Metastasen in der Lunge (dunkle Flecken links), Mäuse mit nicht unterdrückten T-Zellen hingegen nicht (rechts) | Jie Yang

Andererseits ist Aspirin selbst ein Cyclooxygenase(COX)-Hemmer, der die Aktivität der Enzyme COX-1 und COX-2 hemmen kann, und COX-1 ist ein essentielles Molekül für die Thrombozytenproduktion von TXA2. Daher spekulierten die Forscher, dass Aspirin das Problem der T-Zell-Funktionshemmung an der Quelle lösen könnte. Nachfolgende Tierversuche zeigten, dass der TXB2-Spiegel (ein Metabolit von TXA2) im Serum von Mäusen, die Aspirin einnahmen, im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant reduziert war und die Anzahl der Krebszellmetastasen in der Lunge geringer war.

Die Forscher sind der Ansicht, dass diese Ergebnisse darauf schließen lassen, dass Aspirin als kostengünstige Zusatztherapie dienen könnte, eine wirksame Ergänzung zu anderen Immuntherapien. Harvey Roweth, Krebsbiologe an der University of Reading in Großbritannien, erinnerte jedoch daran, dass diese Studie nur an einem Mausmodell durchgeführt wurde und der Zustand menschlicher Patienten oft komplexer und veränderlicher sei. Die genauen Auswirkungen müssen noch weiter untersucht werden und die Patienten sollten sich an reguläre medizinische Einrichtungen wenden. „Wir können nicht sagen, dass Krebspatienten Aspirin nehmen sollten – zumindest noch nicht.“

Studie zeigt: Operationen vor Feiertagen weniger wirksam

Eine neue Studie bestätigt eine seit langem bestehende Befürchtung: Eine Analyse von fast 430.000 Patienten ergab, dass Operationen am Tag vor einem Feiertag mit schlechteren Ergebnissen und einer höheren Rate an Folgekomplikationen, Wiedereinweisungen und Sterblichkeit verbunden waren. Das zugehörige Papier wurde am 4. März in JAMA Network Open veröffentlicht.

Bildquelle: CC0 Public Domain

Die Forscher analysierten Daten von 429.691 erwachsenen Patienten in Ontario, Kanada, die sich zwischen 2007 und 2019 einem von 25 gängigen chirurgischen Eingriffen unterzogen. Die Patienten wurden in zwei Gruppen eingeteilt: diejenigen, die am Tag vor dem Wochenende (Freitag oder vor einem Feiertag) operiert wurden, und diejenigen, die am Tag nach dem Wochenende (Montag oder nach einem Feiertag) operiert wurden. In der Studie wurden die kurzfristigen (30 Tage), mittelfristigen (90 Tage) und langfristigen (1 Jahr) Ergebnisse nach der Operation ausgewertet, darunter Sterblichkeit, Wiedereinweisung, Komplikationen, Dauer des Krankenhausaufenthalts und Dauer der Operation.

Die Ergebnisse zeigten, dass Patienten, die vor dem Wochenende operiert wurden, einen längeren Krankenhausaufenthalt hatten und bei denen die Wahrscheinlichkeit, innerhalb von 30 Tagen zu sterben, Komplikationen auftraten und die Patienten erneut eingeliefert werden mussten, um 5 % höher war. 30 Tage nach der Operation war die Sterblichkeit um 9 % höher und nahm mit der Zeit zu: nach 90 Tagen um 10 % und nach einem Jahr um 12 %.

Die Forscher sagten, dass die schlechteren Ergebnisse der vor den Feiertagen durchgeführten Operationen möglicherweise auf die unzureichende Personalausstattung der Krankenhäuser vor den Feiertagen und Unterschiede in den perioperativen Pflegeprozessen zurückzuführen seien. Im Vergleich zu den Chirurgen, die am Montag operierten, waren die Chirurgen, die am Freitag operierten, jünger (durchschnittliches Alter 47 Jahre im Vergleich zu 48 Jahren am Montag) und hatten weniger Erfahrung (durchschnittliche Praxisdauer 14 Jahre im Vergleich zu 17 Jahren am Montag). Und obwohl die Forscher es sorgfältig verschwiegen, sind Ärzte auch nur Menschen, und auch sie träumen vor den Feiertagen möglicherweise von ihren Urlaubsplänen und achten nicht auf ihre Arbeit.

Ein amerikanisches Unternehmen hat mammutähnliche Wollmäuse gezüchtet und behauptet, es sei „hoffnungsvoll, Mammuts im Jahr 2028 wiederzubeleben“.

Am 4. März Ortszeit gab Colossal Biosciences, ein US-amerikanisches Biotechnologie-Startup, bekannt, dass es im Labor Mäuse mit „Mammutmerkmalen“ gezüchtet habe – Mäuse mit dickem und langem Fell – und damit einen Schritt in Richtung des Ziels der „Wiederbelebung“ des ausgestorbenen Mammuts gemacht habe. Das entsprechende Papier wurde am 4. März ohne Peer-Review als Vorabdruck in bioRxiv veröffentlicht.

Colossal Biosciences wurde vom renommierten Wissenschaftler George Church und anderen gegründet und ist das erste Unternehmen, das die CRISPR-Gen-Editierungstechnologie zur Wiederherstellung von Arten, zum Schutz stark gefährdeter Arten und zum Wiederaufbau kritischer Ökosysteme einsetzt. Seit der Ankündigung seines Plans zur „Wiederbelebung ausgestorbener Arten“ im Jahr 2021 hat das Unternehmen weiterhin die Aufmerksamkeit der wissenschaftlichen Gemeinschaft auf sich gezogen.

„Haarige Maus“ | Kolossale Biowissenschaften

Den genetisch veränderten Mäusen sei nach Angaben des Unternehmens ein dichtes Fell gewachsen. Insgesamt wurden acht Gene verändert, von denen sieben mit dem Haarwachstum und eines mit einem erhöhten Körperfettanteil in Zusammenhang standen. Die vom Team geschaffenen Mäuse sind erst wenige Monate alt. Daher hatten sie noch nicht viel Zeit, um zu untersuchen, ob und wie sich die genetischen Veränderungen auf die langfristige Gesundheit der Mäuse, einschließlich Fruchtbarkeit und Krebsrisiko, auswirken. Das Forschungsteam plant, weiter zu testen, ob diese langhaarigen Mäuse besser mit der Kälte umgehen können als andere Mäuse, und ihre Haarentwicklung zu untersuchen.

Colossal Biosciences erklärte, dass das Experiment zur Zucht von „haarigen Mäusen“ darauf abziele, die Durchführbarkeit der Technologie zu überprüfen. Im nächsten Schritt werde man sich der Genbearbeitung von Embryonen asiatischer Elefanten zuwenden, die eng mit den Mammuts verwandt sind. Da es sich bei den Asiatischen Elefanten jedoch um eine vom Aussterben bedrohte Art handelt, könnten weitere Forschungen auf eine Reihe regulatorischer Hürden stoßen. Lynch, ein Biologe an der University at Buffalo, State University of New York, nannte die Technologie „sehr cool“. Preston, ein Experte der Universität von Montana, stellte jedoch folgende Frage: „Das Fell asiatischer Elefanten zu verändern oder sie kälteresistent zu machen, ist nicht dasselbe wie Mammuts wiederzubeleben. Es handelt sich lediglich um eine genetische Veränderung bestehender Arten.“

Je besser die Samenqualität, desto länger leben Männer

Die größte Studie dieser Art, die auf einer 50-jährigen Nachbeobachtung von fast 80.000 Männern basiert, ergab, dass ein Mann umso länger lebt, je besser die Qualität seines Spermas ist. Männer mit der besten Spermienqualität hatten im Vergleich zu Männern mit der schlechtesten Spermienqualität eine zusätzliche Lebenserwartung von zwei bis drei Jahren. Der zugehörige Artikel wurde am 5. März in Human Reproduction veröffentlicht.

Die neue Studie umfasste Daten von 78.284 dänischen Männern, deren Spermienqualität zwischen 1965 und 2015 aufgrund ehelicher Unfruchtbarkeit untersucht wurde. Die Samenqualität reichte von gar keinen Spermien bis sehr gut. Zu den Bewertungskriterien gehören das Samenvolumen, die Spermienkonzentration und der Anteil der Spermien, die beweglich sind und eine normale Form aufweisen. Während des Nachbeobachtungszeitraums verfolgten die Forscher die Lebensspanne der Teilnehmer anhand von Sterbedaten aus dem dänischen Nationalregister. Die Studie berücksichtigte auch das Bildungsniveau als Indikator für den sozioökonomischen Status sowie den Gesundheitszustand der Teilnehmer im Jahrzehnt vor der Abgabe der Samenproben.

Die Analyse ergab, dass eine höhere Samenqualität mit einer längeren Lebenserwartung einherging und dass der Gesundheitszustand und das Bildungsniveau diesen Zusammenhang nicht erklären konnten. Die Lebenserwartung von Männern mit einer Gesamtspermienmotilitätszahl (Anzahl der Spermien, die sich bewegen oder „schwimmen“ können) von über 120 Millionen/ml beträgt 88,3 Jahre, während die Lebenserwartung von Männern mit einer Gesamtspermienmotilitätszahl unter 5 Millionen/ml 77,6 Jahre beträgt, also einen Unterschied von 2,7 Jahren. Die Forscher glauben, dass die Samenqualität ein Indikator für andere zugrunde liegende Faktoren sein könnte, die mit der allgemeinen Gesundheit zusammenhängen. Daher kann die Beurteilung der Spermienqualität bei Männern dazu beitragen, Probleme zu vermeiden, bevor sie auftreten, und andere langfristige Gesundheitsrisiken frühzeitig zu erkennen. Die Autoren sagten, dass künftige Forschungen weiter untersuchen werden, ob die Samenqualität mit einem vorzeitigen Tod aufgrund bestimmter Ursachen wie Krebs oder Herzkrankheiten zusammenhängt. Außerdem sollen relevante Biomarker identifiziert werden, um festzustellen, welche Männergruppen einem Gesundheitsrisiko ausgesetzt sein könnten.

Woher kommen die Wanderer des Universums?

Eine neue Studie schlägt einen neuen Mechanismus für die Entstehung von Objekten mit der Masse von Schurkenplaneten (Rogue Planet-Mass Objects, PMOs) vor: Diese mysteriösen Objekte mit Massen zwischen Sternen und Planeten sind weder das Produkt traditioneller Sternentstehungsprozesse noch ausgestoßener Riesenplaneten, sondern entstehen direkt durch Gezeitenwechselwirkungen in den zirkumstellaren Scheiben junger Sterne.

PMOs sind „Wanderer“ im Universum, deren Massen denen von Riesenplaneten nahe kommen, die aber nicht an Sterne gebunden sind. Seit mehr als 20 Jahren glauben Wissenschaftler, dass es sich bei PMOs um Sterne mit extrem geringer Masse handeln könnte, die durch den Kollaps von Molekülwolken oder durch die Ausstoßung von Riesenplaneten aus ihren Muttersternsystemen entstehen. Allerdings kann keine der beiden Theorien die große Häufigkeit von PMOs, die Komplexität von Mehrkörpersystemen und ihre Übereinstimmung mit den Eigenschaften der Sternbewegung erklären.

Durch hochpräzise Strömungsdynamiksimulationen fanden die Forscher heraus, dass die Gezeitenkräfte eine langgestreckte „Gezeitenbrücke“ bilden, wenn die zirkumstellaren Scheiben zweier junger Sterne in einem bestimmten Winkel und mit einer bestimmten Geschwindigkeit eng aufeinandertreffen. Diese brückenartigen Strukturen schrumpfen unter dem Einfluss der Schwerkraft weiter zu dichten linearen Molekülwolken und brechen schließlich auf und kollabieren in unabhängige Himmelskörper, wobei PMOs entstehen.

Ein Beispiel für eine dreidimensionale Strömungsdynamiksimulation der Bildung einer „Gezeitenbrücke“ zwischen aufeinandertreffenden zirkumstellaren Scheiben und dem Kollaps zur Bildung eines PMO-Doppelsterns.

Simulationen zeigen, dass dieser Prozess in dichten Sternhaufen äußerst effizient abläuft. Wenn die zirkumstellare Scheibe mit einer Geschwindigkeit von 2 bis 3 Kilometern pro Sekunde und in einer Entfernung von 300 bis 400 AE vorbeizieht, überschreitet die lineare Dichte der „Gezeitenbrücke“ den kritischen Stabilitätswert und es können mehrere PMOs gleichzeitig erzeugt werden und sogar ein enges Doppel- oder Dreifachsystem gebildet werden. Im dichten Trapezhaufen treffen Sterne häufig aufeinander und die Geschwindigkeitsverteilung der Sterne liegt genau zwischen 2 und 3 Kilometern pro Sekunde. Dadurch wird die „Wiege“ der PMOs gebildet und die größte bisher beobachtete PMO-Gruppe ist entstanden. Allerdings sind PMOs im Cluster IC 348 relativ selten, da dort die Streuung der Sternbewegungen sehr gering ist. Gleichzeitig bleiben ausgedehnte Gasscheiben um diese gebildeten PMOs erhalten. Dies steht in hohem Maße im Einklang mit den Beobachtungsergebnissen und bestätigt die Zuverlässigkeit der Theorie weiter.

Dieser Mechanismus kann die Häufigkeit und die Eigenschaften von PMOs erklären und legt nahe, dass es sich dabei möglicherweise um einen neuen Typ von Himmelskörpern handelt. Zudem liefert er neue Ideen für die Erforschung des Entstehungsmechanismus von Schurkenplaneten im Universum. PMOs könnten eine Klasse von Himmelskörpern im Universum darstellen, die weder Sterne noch Planeten sind, und sollen Wissenschaftlern dabei helfen, die Grenze zwischen Sternentstehung und Planetenentstehung zu untersuchen. Der zugehörige Artikel wurde am 27. Februar in Science Advances veröffentlicht.

Licht erstmals in „Superfeststoff“ umgewandelt

Forscher haben mithilfe von Lasern erstmals einen seltsamen Feststoff erzeugt, der wie eine Flüssigkeit fließen kann. Seine Untersuchung könnte Wissenschaftlern helfen, die seltsamen Quantenzustände der Materie besser zu verstehen. Der zugehörige Artikel wurde am 5. März in Science veröffentlicht.

Suprafeststoffe weisen sowohl eine Viskosität von Null als auch eine Kristallstruktur auf, die der einer geordneten Anordnung von Atomen ähnelt. Diese exotischen Materialien haben außerhalb des Quantenbereichs keine Gegenstücke. Bisher konnten sie nur in Experimenten erzeugt werden, bei denen Atome auf extrem niedrige Temperaturen abgekühlt wurden, bei denen sonst vernachlässigbare Quanteneffekte dominieren.

Doch in diesem Experiment ersetzten die Forscher die ultrakalten Atome durch den Halbleiter Aluminiumgalliumarsenid und Laser. Sie richteten einen Laser auf einen kleinen Halbleiterfleck, der mit schmalen Graten gemustert war. Durch die komplexe Wechselwirkung zwischen Licht und Materie entsteht schließlich ein Hybridteilchen, das als Polariton bezeichnet wird. Das Gratmuster begrenzt die Bewegung dieser „Quasiteilchen“ sowie ihre Energie und ermöglicht den Polaritonen, einen Suprafestkörper zu bilden.

Das Team musste die vielfältigen Eigenschaften des eingefangenen und umgewandelten Lichts sehr genau quantifizieren, um zu beweisen, dass es sich sowohl um einen Feststoff als auch um eine nichtviskose Flüssigkeit handelte, sagt Daniele Sanvitto vom italienischen Nationalen Forschungsrat (CNR). Dies sei eine Herausforderung, sagte er, da Wissenschaftler noch nie zuvor einen Suprafestkörper aus Licht hergestellt und experimentell ausgewertet hätten.

Das neue Experiment helfe Physikern, ihr allgemeines Verständnis davon zu verbessern, wie Quantenmaterie durch Phasenübergänge ihren Zustand ändert, sagt Alberto Bramati von der Sorbonne-Universität in Frankreich. Er sagte, das Team habe eindeutig gezeigt, dass es einen Suprafestkörper geschaffen habe, es müssten jedoch noch weitere Messungen durchgeführt werden, um seine Eigenschaften zu verstehen. (China Science Daily)

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