Menschlicher Stoffwechsel im Labor nachgebildet

Wissenschafter der University of California haben ein „virtuelles“ Modell aller biochemischen Vorgänge in den Zellen des Menschen im Labor geschaffen. Sie hoffen, dass das Computermodell Forschern ermöglichen wird, mit Stoffwechselprozessen zu experimentieren und so neue Behandlungsansätze zum Beispiel gegen zu hohe Cholesterinwerte zu finden. Sie gehen davon aus, dass dieses Modell auch dafür eingesetzt werden kann, maßgeschneiderte Diäten zur Gewichtskontrolle zu erstellen. Die Ergebnisse der Studie wurden in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.

Sechs Biotechniker analysierten das menschliche Genom dahingehend, welche Gene Stoffwechselvorgängen wie der Herstellung von Enzymen entsprechen. Ein Jahr lang werteten sie 1.500 Bücher, Fachmagazine und Forschungsmeldungen aus den letzten 50 Jahren aus. Anschließend wurde eine Datenbank mit 3.300 Stoffwechselreaktionen erstellt. Diese Informationen waren die Grundlage für einen Plan der metabolischen Vorgänge in der Zelle. Laut dem leitende Wissenschafter Bernhard Palsson könnte der Plan dafür eingesetzt werden, herauszufinden, was passiert, wenn ein Medikament auf eine bestimmte Reaktion des Stoffwechsels wie die Synthese von Cholesterin abzielt. Zusätzlich könnte vorhergesagt werden, was geschieht, wenn Stoffwechselreaktionen in einer bestimmten Zellart, wie Blut- oder Herzzellen verändert werden.

„Das neue Verfahren ermöglicht Forschern auf bisher unmögliche Art, an einem virtuellen Stoffwechsel zu arbeiten und die Vorhersagen des Modells an realen Zellen zu testen.“ Es gibt hunderte Krankheiten, die auf Problemen mit dem Stoffwechsel beruhen. Bei einer hämolytischen Anämie zum Beispiel werden die roten Blutkörperchen zu rasch abgebaut. Um das Computermodell zu testen, ließ das Team 288 verschiedene Simulationen wie die Synthese von Hormonen und den Fettstoffwechsel durchlaufen. „Wir alle verfügen über natürliche Abweichungen in unseren Fähigkeiten zum Beispiel Cholesterin herzustellen. Das Erstellen eines metabolischen Modells für einen bestimmten Menschen ist eine verlockende Perspektive.“