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Das Kapitel "Themenbereich Epigenetik: Bedeutung und Anwendungshorizonte für die Biowissenschaften" im "Dritten Gentechnologiebericht" legt ein umfassendes Monitoring zu den aktuellen Entwicklungen auf dem Gebiet der Epigenetik vor. Das Indikatoren-basierte Vorgehen, das in den letzten Jahren etabliert wurde, wird dabei fortgeführt. Zentrale Themen, die aufgegriffen werden sind etwa Definitionen und Bedeutung der Epigenetik, Formen epigenetischer Vererbung und ihre Bedeutung für Biomedizin und Biowissenschaften, die Epigenomforschung, Konzepte transgenerationaler epigenetischer Vererbung sowie das Themenfeld Epigenetik und Biotechnologie. Problemfelder und Indikatoren zur Epigenetik runden den Beitrag ab.
Einleitung
(2019)
Bei Einzelzellanalysen handelt es sich um eine Vielzahl von Analysemethoden,
denen gemeinsam ist, dass sie nicht wie bisher nur an Zellverbänden, Gruppen von
Zellen, Geweben und Organen, sondern auch an einzelnen Zellen durchgeführt
werden. Das Feld birgt großes Potenzial nicht nur für die Grundlagenforschung, sondern
auch für medizinische und biotechnologische Anwendungen, da neue Ebenen
kontext- und personenbezogener Interpretation biologischer Zusammenhänge
erschlossen werden. Die vorliegende Broschüre zur Einzelzellanalyse gibt einen
Überblick über die neuen Möglichkeiten aus den Perspektiven der Entwicklungsbiologie,
Biomedizin und Bioinformatik und greift mögliche gesellschaftliche
Implikationen und Konsequenzen auf.
Die Epigenetik hat sich Jörn Walter und Nina Gasparoni zufolge in den vergangenen zwei Jahrzehnten zu einem Kernfach der Lebenswissenschaften entwickelt und eine breite Strahlkraft in nahezu alle Bereiche der Biologie und Biomedizin entfaltet. Epigenetiker*innen erforschen die Gensteuerung während der individuellen Entwicklung (Ontogenese), der Vererbung, von Gen-Umwelt-Interaktionen und von Erkrankungen wie z. B. Krebs. Als „Epigenetik“ wird die zellspezifische Genregulation bezeichnet, also diejenigen Prozesse und Mechanismen, die keine Veränderung der genetischen Information selbst bewirken, sondern ihre Zugänglichkeit bzw. Ablesbarkeit modifizieren. Epigenetische Mechanismen steuern auch Prozesse der Chromosomenorganisation im Zellkern sowie der Chromosomenstabilität. Epigenetische Veränderungen können nur kurzfristig oder auch langfristig bestehen und sind im Gegensatz zu genetischen Mutationen reversibel. In bestimmten Konstellationen von Tierversuchen und bei Pflanzen konnten sogar an die nächste Generation vererbbare Effekte nachgewiesen werden. Ob bestimmte epigenetische Änderungen auch beim Menschen an die nächste Generation vererbbar sind, ist innerwissenschaftlich umstritten. Auch diese Kontroverse wird von den Autor*innen kurz dargestellt.
In ihrem Sachstandsbericht erläutern Jörn Walter und Nina Gasparoni zunächst die allgemeine Bedeutung und molekularen Grundlagen der Epigenetik. Dabei gehen sie u. a. auf Histon-Modifikationen und deren genomweite Kartierung ein, auf Basis dessen sich das Genom in funktionell unterschiedliche Bereiche einteilen lässt. So werden Einblicke in die funktionelle epigenetische Umprogrammierung erkrankter Zellen im Vergleich zu gesunden möglich. Des Weiteren befassen sie sich mit den Mechanismen der DNA-Methylierung, mit nicht-kodierenden RNAs und dem neu entstehenden Forschungsgebiet der Epitranskriptomik. Im Anschluss geht es um epigenomische Technologien und deren perspektivische therapeutische Einsatzmöglichkeiten. Hier stehen die Epigenomik, also die genomweite Kartierung epigenetischer Veränderungen mithilfe neuer NGS-Technologien, und die Interpretation der hochkomplexen, vielschichtigen Epigenomdatensätze im Vordergrund sowie die damit verbundenen Herausforderungen an die Darstellung, bioinformatische Auswertungstechniken und Datenbankstrukturen. Internationale Forschungsnetzwerke haben zur Lösung der Probleme und zur internationalen Nutzbarmachung der Epigenomdaten im Kontext der Grundlagen- und klinischen Forschung beigetragen. Die vorgestellten epigenetischen Therapieansätze zielen darauf ab, „fehlerhafte epigenetische Veränderungen in lebenden Zellen so umzuprogrammieren, dass Zellen in einen gesunden Grundzustand zurückgeführt werden“, und werden teilweise in der Krebstherapie bereits unterstützend eingesetzt. Zielgerichteter ist die Epigenomeditierung, wobei nicht genomweit, sondern nur an bestimmten Genen eine epigenetische Umprogrammierung und dadurch zelluläre Funktionsveränderung ausgelöst wird. Zum Schluss diskutieren der Autor und die Autorin die Nachhaltigkeit epigenetischer Veränderungen und künftige Perspektiven epigenetischer Forschung.
Bei Einzelzellanalysen handelt es sich um eine Vielzahl von Analysemethoden,
denen gemeinsam ist, dass sie nicht wie bisher nur an Zellverbänden, Gruppen von
Zellen, Geweben und Organen, sondern auch an einzelnen Zellen durchgeführt
werden. Das Feld birgt großes Potenzial nicht nur für die Grundlagenforschung, sondern
auch für medizinische und biotechnologische Anwendungen, da neue Ebenen
kontext- und personenbezogener Interpretation biologischer Zusammenhänge
erschlossen werden.
Die IAG Gentechnologiebericht hat Kernaussagen und Handlungsempfehlungen erarbeitet, wie mit den neuen Methoden umzugehen ist und welche Entwicklungen besonders gefördert werden sollten.
Um die Möglichkeiten und Risiken, die sich durch virtuelle Forschungsplattformen ergeben, besser einschätzen zu können, erscheint es sinnvoll, ihre Stellung in Zusammenhang mit der gesamten virtuellen Infrastruktur in der Forschungs- und Wissenschaftslandschaft zu denken. Hierbei wird deutlich, dass ihre Aufgabe nicht so sehr darin bestehen kann, neue Funktionalitäten zu erfinden oder neue Ressourcen verfügbar zu machen, sondern eher darin gesehen werden muss, bestehende Anwendungen und Quellsysteme auf eine Art zu organisieren, bei der sich der Mehrwert für den Benutzer durch die Integration und das In-Beziehung-Setzen derselben ergibt. Dies gilt insbesondere für die Organisation von Wissen. Erfolgreich haben Initiativen wie Open Access auf der politischen und DINI (Deutsche Initiative für Netzwerkinformation) auf der technischen Seite dazu beigetragen, dass die Ergebnisse von Forschung zunehmend in digitaler Form vorliegen und zumeist innerhalb von Repositorien, deren Zahl - wie z.B. auf OpenDOAR zu sehen - unaufhaltsam wächst, verfügbar sind. Eine Herausforderung stellt daher immer mehr die Integration und Nutzbarmachung von Wissen dar. Als Ergebniseintrag 21 im Repositorium eines Universitäts-Instituts ist der Titel eines Aufsatzes eine isolierte Information. In Beziehung gesetzt zu anderen Ressourcen und statistisch und semantisch kontextualisiert in Verbindung mit anderen Systemen wird er zu anschlussfähigem Wissen. Unter Anderem für diese Aufgabe soll mit dem Wissensspeicher der BBAW, der zur Zeit entwickelt wird, eine Lösung gefunden werden. Er versteht sich als eine Plattform, in der die Vielgestaltigkeit der Akademie, die sich durch ihre vielfältigen Forschungsvorhaben ergibt und die sich in verschiedenen Interessenszusammenhängen, Ressourcen und Ressourcensystemen ausdrückt, integriert wird, und die sich ihrerseits wiederum die Aufgabe setzt, sich in bestehende Services einzubringen und diese in dem durch die Plattform neu geschaffenen Kontext zu nutzen. Eine virtuelle Forschungsplattform kann daher auch als Ort angesehen werden, an dem sich inhaltliche, technische und strukturelle Heterogenität sowohl intern als auch extern harmonisieren und zusammenführen lässt und damit einen fruchtbaren Umgang mit Wissen in der digitalen Welt überhaupt erst möglich macht.
Das Personendaten-Repositorium sammelt und bereitet biographische Daten auf, die in verschiedenen Forschungsvorhaben und unter unterschiedlichen wissenschaftlichen Perspektiven entstanden sind. Die Schwierigkeiten, die sich bei einem solchen Projekt für die Strukturierung und Organisation der Daten ergeben, rühren nicht nur daher, dass sie aus unterschiedlichen Kontexten stammen. Vielmehr werden an Hand der Quellen-Diversität grundsätzliche Probleme biographischen Arbeitens, in deren Zusammenhang die Personendaten stehen, deutlich, denen eine solche Infrastruktur Rechnung tragen muss.
In dem Buch werden vielfältige und unterschiedliche Vorstellungen über den Nutzen und die Ausgestaltung wissenschaftlicher Politikberatung präsentiert. Sie geben zum einen die seit langem geführte akademische Diskussion zu diesem Thema wieder und zum anderen die konkreten Erfahrungen von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die in der Politikberatung tätig sind. Mit Beiträgen u. a. von Ortwin Renn, Naomi Oreskes, Roger A. Pielke Jr., Ottmar Edenhofer u. Martin Kowarsch, Peter Weingart u. a.
Vorwort
(2015)
In dem Buch werden vielfältige und unterschiedliche Vorstellungen über den Nutzen und die Ausgestaltung wissenschaftlicher Politikberatung präsentiert. Sie geben zum einen die seit langem geführte akademische Diskussion zu diesem Thema wieder und zum anderen die konkreten Erfahrungen von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die in der Politikberatung tätig sind. Mit Beiträgen u. a. von Ortwin Renn, Naomi Oreskes, Roger A. Pielke Jr., Ottmar Edenhofer u. Martin Kowarsch, Peter Weingart u. a.