Künstliches Gewebe aus dem 3D-Drucker

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Die TU Wien entwickelt neuen Ansatz zur Herstellung von künstlichem Gewebe mittels Zellen in Mikrostrukturen aus dem 3D-Drucker. Der erste Schritt für kleine Gewebestrukturen wie Knorpel ist gelungen, weitere medizinische Anwendungen sollen folgen.

(red/czaak) Kann Gewebe im Labor nach einem vorgegebenen Plan wachsen, zum Beispiel um verletzte Knorpel zu ersetzen? An der TU Wien gelang nun ein wichtiger Schritt in Richtung Ersatzgewebe aus dem Labor, und zwar mit einer Technik, die sich von anderen Methoden deutlich unterscheiden soll. Mittels eines speziellen Präzisions-3D-Druckverfahrens werden winzige, poröse Kügelchen aus biologisch verträglichem und abbaubarem Kunststoff erzeugt und die werden dann mit Zellen besiedelt.

Winzige fußballförmige Kugel-Käfige als Gerüst für die Zellen
Diese Kügelchen können in beliebiger Geometrie angeordnet werden. Die Zellen der unterschiedlichen Einheiten verbinden sich lückenlos zu einem einheitlichen, lebenden Gewebe. Gerade Knorpelgewebe, mit dem das Konzept nun an der TU Wien demonstriert wurde, galt in dieser Hinsicht bisher als besonders herausfordernd.

„Knorpelzellen aus Stammzellen zu kultivieren, ist dabei gar nicht die größte Herausforderung. Das Hauptproblem ist, dass man normalerweise wenig Kontrolle darüber hat, welche Form das entstehende Gewebe dann annimmt“, sagt Oliver Kopinski-Grünwald vom Institut für Werkstoffwissenschaften und Werkstofftechnologie der TU Wien. „Das liegt auch daran, dass solche Stammzellklumpen im Lauf der Zeit ihre Form verändern und oft schrumpfen.“

Erstmals zuverlässige Erzeugung von Gewebe-Konstrukten
Um diesen Prozess zu verhindern, arbeitet das Forschungsteam an der TU Wien mit einem neuen Ansatz: Mit speziell entwickelten Laser-basierten Präzisions-3D-Drucksystemen werden winzige Käfig-artige Strukturen erzeugt, die wie Mini-Fußbälle aussehen und einen Durchmesser von nur einem Drittel Millimeter haben. Sie dienen als Stützstruktur und bilden kompakte Bausteine, die dann zu beliebigen Formen zusammengefügt werden können.

In diesen fußballförmigen Mini-Käfigen werden zunächst Stammzellen eingebracht, die das winzige Volumen rasch vollständig füllen. „Wir können auf diese Weise erstmals zuverlässig Gewebe-Konstrukte erzeugen, in denen die Zellen ganz gleichmäßig verteilt sind und die Zelldichte sehr hoch ist“, erklärt Aleksandr Ovsianikov, Leiter der Forschungsgruppe 3D Printing and Biofabrication an der TU Wien, den vergleichsweise neuen Zugang.

Perfekt miteinander verwachsen
Bei Knorpelzellen gilt das Konstruieren größerer Gewebe als sehr herausfordernd. Im Knorpelgewebe bilden die Zellen nämlich eine besonders ausgeprägte extrazelluläre Matrix, eine geflechtartige Struktur zwischen den Zellen, die unterschiedliche Zellkügelchen oft daran hindert, auf gewünschte Weise miteinander zu verwachsen. Sind nun die 3D-gedruckten porösen Kügelchen auf gewünschte Weise mit Zellen besiedelt, können die Kügelchen in beliebigen Formen angeordnet werden. Entscheidend ist nun, ob sich dabei auch die Zellen unterschiedlicher Kügelchen zu einem einheitlichen, homogenen Gewebe verbinden.

„Genau das konnten wir nun erstmals zeigen“, sagt Kopinski-Grünwald. „Benachbarte Kügelchen verwachsen, die Zellen wandern von einem Kügelchen ins andere und umgekehrt, sie verbinden sich nahtlos und ergeben eine geschlossene Gesamtstruktur ohne Hohlräume – ganz im Gegensatz zu anderen Methoden, die es bisher gab, bei denen sichtbare Schnittstellen zwischen benachbarten Zellklumpen bleiben“, erläutert Kopinski-Grünwald vom Institut für Werkstoffwissenschaften und Werkstofftechnologie der TU Wien.

Erster Schritt in Richtung weitere medizinische Anwendungen
Die winzigen 3D-gedruckten Stützelemente verleihen der Gesamtstruktur mechanische Stabilität, während das Gewebe weiter ausreift. Im Lauf der Zeit bauen sich die Kunststoffstrukturen selbstständig ab. Über einen Zeitraum von Monaten verschwinden sie einfach und lassen das fertig geformte Gewebe in gewünschter Form zurück. Der neue Ansatz ist prinzipiell nicht nur auf Knorpelgewebe beschränkt, daher könnte man auf diese Weise auch andere größere Gewebe wie etwa Knochengewebe maßschneidern.

Auf diesem Weg zu weiteren medizinischen Anwendungen gibt es allerdings noch einige Aufgaben zu lösen. Anders als in Knorpelgewebe müssten bei größeren Gewebestrukturen dann auch Blutgefäße mit eingebaut werden. „Ein erstes Ziel wäre, kleine maßgeschneiderte Knorpelgewebsteile zu produzieren, die man nach einer Verletzung in bestehendes Knorpelmaterial einsetzen kann“, sagt Oliver Kopinski-Grünwald. „Wir konnten zeigen, dass unsere neue Methode zur Herstellung von Knorpelgewebe prinzipiell funktioniert.“

Gesundheitsvorsorge für die Psyche

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Mentale Widerstandsfähigkeit sowie psychische Erkrankungen und Behandlungsmöglichkeiten als Themen einer Veranstaltung der Uni Innsbruck am 28. Februar im Vorfeld der Woche des Gehirns.

(red/cc) Immer mehr Menschen fühlen sich psychisch belastet. Was kann ein Mensch tun, um seine mentale Widerstandsfähigkeit zu erhöhen? Wann und wie beginnt eine psychische Erkrankung? Welches Wissen braucht es, um gut mit Krisensituationen umzugehen? Wie sehen Behandlungsmöglichkeiten aus?

Neurowissenschaftliche Forschung als besonderer Schwerpunkt
Diese und weitere Fragen werden am Mittwoch, den 28. Februar 2024 im Rahmen einer öffentlichen Podiumsdiskussion an der Medizin Uni Innsbruck mit renommierten Expert:innen thematisiert. Die Veranstaltung passiert im Vorfeld der weltweiten „Woche des Gehirns“ von 11. bis 15. März 2024, wo die Medizinische Universität Innsbruck die Prävention von psychischen Erkrankungen in den Fokus rückt. Die neurowissenschaftliche Forschung bildet grundsätzlich einen besonderen Schwerpunkt an der Medizinischen Universität Innsbruck.

„Wir generieren immer mehr Wissen über die Funktionsweise des Gehirns und finden so nicht nur neue Therapieansätze, sondern gewinnen auch Informationen zum Schutz und zur Stärkung der Psyche“, so Wolfgang Fleischhacker, Rektor der Med Uni. Fleischhacker wird die Podiumsdiskussion auch persönlich moderieren. „Wir möchten dieses Wissen weitergeben und die Aufmerksamkeit im Vorfeld der internationalen Woche des Gehirns auf dieses Thema lenken“, unterstreicht der Rektor.

Woche des Gehirns von 11. bis 15. März mit spannenden Veranstaltungen
Die Podiumsdiskussion am Mittwoch, den 28. Februar (ab 17.00 Uhr) im Audimax ist die einleitende Veranstaltung zur Woche des Gehirns vom 11. bis 15. März 2024, in der die Medizinische Universität Innsbruck wie gewohnt zu öffentlichen Vorträgen einlädt, heuer eben zum angeführten Schwerpunkt Mentale Gesundheit. Am Podium neben Wolfgang Fleischhacker sind Theresa Geley, Gesundheitsdirektorin des Landes Tirol, Kathrin Sevecke, Direktorin der Uni Klinik für Kinder- und Jugendpsychiatrie und Alex Hofer, Direktor der Uni Klinik für Psychiatrie I.

In der „Woche des Gehirns“ halten Expert:innen der Medizinischen Universität Innsbruck von 11. bis 15. März 2024 täglich jeweils ab 18:30 Uhr im Großen Hörsaal/Audimax (Fritz-Pregl-Straße 3 in Innsbruck) öffentliche Vorträge zum Thema „Mentale Gesundheit“. Alle Vorträge sind in verständlicher Sprache bzw. Inhalten und werden auch live gestreamt. Der Eintritt ist frei, keine Anmeldung erforderlich.

Die Digitalisierung von Kulturgütern

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TU Wien und FH St. Pölten starten ein kooperatives Doktorat zu kulturellem Erbe und digitalen Technologien. Im Fokus stehen historische Fotografien und Filme von Amateuren.

(red/cc) Die Fachhochschule St. Pölten und die TU Wien bieten erstmals ein kooperatives Doktoratsprogramm an. Es widmet sich der Bewahrung des kulturellen Erbes durch digitale Technologien. Historische Fotografien und Amateurfilme werden digitalisiert und analysiert. Nun wurde das interdisziplinäre Programm offiziell an der TU Wien gestartet. Ziel des Forschungsprogramms „Visual Heritage“ ist es, Möglichkeiten zur Bewahrung des kulturellen Erbes durch digitale Technologien zu erforschen.

„There are no borders in science. An den Schnittstellen der Fachdisziplinen entsteht oft die größte Innovation. Die Verbindung von Computer Science, also Informatik, mit der Bewahrung des kulturellen Erbes, also Culture Heritage, ist gerade am Standort Wien ideal. Aus dem Projekt kann eine echte Zeitmaschine entstehen, die es den Menschen ermöglichen wird, in längst vergangene Zeiten wirklich einzutauchen“, erläutert Jens Schneider, Rektor der TU Wien. „Um einen Plan zu entwickeln, wo wir hinwollen, müssen wir wissen, wo wir herkommen“, so Schneider.

Doktoratsausbildung auch in Niederösterreich
Im Programm können 5 PhD-Stellen besetzt werden. Vier wurden schon vergeben: an Tingyu Lin, Nidham Tekaya, Michaela Tuscher und Markus Passecker. „Das ist die erste Doktoratsausbildung, die zu einem wesentlichen Teil in der niederösterreichischen Landeshauptstadt stattfinden wird. Damit eröffnet sich für unsere Forschenden die Möglichkeit, intensiv an der Verbindung von Grundlagenforschung und angewandter Forschung tätig zu sein“, sagt Hannes Raffaseder, Geschäftsführer der FH St. Pölten.

Das Programm Visual Heritage wird im Rahmen des doc.funds.connect-Programms vom FWF (Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung) gemeinsam mit der CDG (Christian Doppler Forschungsgesellschaft) gefördert. Ziel des doc.funds.connect-Programms ist es, gemeinsame Ausbildungsangebote von Fachhochschulen und Universitäten zu etablieren. Das Fördervolumen für Visual Heritage beträgt eine Million Euro.

Mehr Männer und junge Menschen im Privatkonkurs

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2023 mit gestiegener Anzahl an Schuldenverfahren. Mit 61 Prozent weitaus mehr Männer betroffen und auch Anteil junger Menschen steigt. Frauen oft von Haftungsfrage betroffen.

(red/czaak) Eine aktuelle KSV1870 Analyse zu den eröffneten Schuldenregulierungsverfahren im Jahr 2023 zeigt, dass in Österreich weiterhin vor allem Männer (61 Prozent) von einem Privatkonkurs betroffen sind. Dies passiert häufig auch aufgrund einer unternehmerischen Tätigkeit oder generell erhöhter Risikobereitschaft.

Zudem gibt es zwischen den Geschlechtern deutliche Unterschiede in Sachen Schuldenhöhe: Einer durchschnittlichen Verschuldung von 128.000 Euro pro Mann stehen 69.000 Euro pro Frau gegenüber. Abseits davon wächst der Anteil an jungen Menschen, die bereits sehr früh im Leben mit einem finanziellen Rucksack zu kämpfen haben.

Der Faktor Unternehmen und die durchschnittliche Schuldenhöhe
Die Zahl der eröffneten Schuldenregulierungsverfahren ist im Vorjahr gegenüber dem Jahr 2022 um acht Prozent auf 8.845 Fälle gestiegen. In 61 Prozent der Fälle sind Männer von einer privaten Pleite betroffen. „Obwohl die Menschen insgesamt mehr denn je auf ihr Geld achten, so sind es am Ende des Tages vor allem die Männer, die verstärkt betroffen sind. Nicht selten stammen die Schulden aus ihren Unternehmen, was auch das Delta bei der Schuldhöhe erklärt“, so Karl-Heinz Götze, Leiter KSV1870 Insolvenz.

Insgesamt zeigt die Analyse, dass trotz einer Vielzahl an wirtschaftlichen Herausforderungen die durchschnittliche Schuldenhöhe pro Schuldner im Vorjahr etwas gesunken ist – und zwar von 111.000 Euro auf 104.000 Euro gegenüber dem Jahr 2022. In Anbetracht der weiterhin schwierigen Rahmenbedingungen geht der KSV1870 davon aus, dass sich die Zahl der eröffneten Schuldenregulierungsverfahren am Ende des laufenden Jahres bei rund 9.500 Fällen einpendeln wird. „Für viele Menschen wird auch das heurige Jahr zum finanziellen Drahtseilakt werden. Insofern sollte jede Ausgabe gut überlegt sein“, unterstreicht Götze.

Haftungen als Schuldenfalle für Frauen
Auch wenn weitaus weniger Frauen in den Privatkonkurs schlittern als Männer, zeigt sich, dass etwaige Haftungsthematiken weiterhin ein häufiger Grund sind, warum Frauen in der finanziellen Sackgasse landen. „Gemeinsame Kredite und übernommene Haftungen für Angehörige werden für Frauen in Verbindung mit den zuletzt stark gestiegenen Kosten mittlerweile sehr rasch zu einem wirtschaftlichen Teufelskreis, aus dem sie nur schwer entkommen“, so Götze.

Die Schulden resultieren häufig aus notwendigen Krediten, etwa für die Finanzierung von Wohnraum. Viele Frauen unterschreiben Bürgschaften, obwohl sie oft nicht unmittelbar auf die Erfüllung des Kredites Einfluss nehmen können. Im Falle einer Trennung geht diese Rechnung dann nicht mehr auf. Aus Sicht des KSV1870 sollten Frauen daher im Vorfeld stärker sensibilisiert werden, welche Konsequenzen aus einer Bürgschaft entstehen können.

Immer mehr junge Menschen betroffen
Die KSV1870 Analyse zeigt zudem, dass private Schulden bereits in jungen Jahren immer häufiger zum Problem werden. Demnach ist der Anteil der „unter-25-Jährigen“, die im Vorjahr von einem Privatkonkurs betroffen waren, von 4,7 auf 6,3 Prozent angewachsen. Gleichzeitig hat sich der Anteil der 25- bis 40-Jährigen von 37 auf 39 Prozent erhöht. Darüber hinaus ist in diesen beiden Altersgruppen die durchschnittliche Schuldenhöhe teils gravierend gestiegen. Während sich der Anstieg bei den 25- bis 40-Jährigen um sieben Prozent auf 74.000 Euro erhöht hat, fällt bei den „unter-25-Jährigen“ der Zuwachs von 35 Prozent auf 59.000 Euro massiv aus.

„Immer mehr junge Menschen verlieren den Überblick über ihre Finanzen und verpassen den Zeitpunkt der Schuldenregulierung - noch vor einem Konkursverfahren“, erläutert Götze. Um dieser Entwicklung entgegenzuwirken, setzt sich der KSV1870 seit vielen Jahren für eine gezielte Finanzbildung von jungen Menschen ein. Weiters sind die prozentuellen Anteile an den österreichweiten Privatkonkursen in den Altersklassen „41 bis 60 Jahre“ (46 Prozent) und „über 60 Jahre“ (9 Prozent) leicht rückläufig. Dafür fällt hier das durchschnittliche Schuldenausmaß mit 123.000 Euro (41- bis 60-Jährige) und 168.000 Euro (über 60 Jahre) deutlich höher aus als bei den Jüngeren.

Steigende Produktivität mit Hindernissen

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Künstliche Intelligenz soll Betrieben steigende Produktivität bringen. Ein Problem bei Integration und Anwendung sind gewachsene Datensilos. Eine aktuelle Salesforce-Studie zeigt hier die Ambivalenz zwischen Erwartungshaltung und Realität.

(red/czaak) Salesforce (US), weltweit führender Spezialist für cloud-basierte CRM-Systeme hat weltweit 1.050 CIOs und leitende IT-Manager zum Thema Künstliche Intelligenz (KI) befragt. Die vom Tochterunternehmen Mule Soft durchgeführte Erhebung (Anm. Connectivity Benchmark Report) fokussierte auf die Frage, wie Unternehmen Integration, Automatisierung und APIs für den Aufbau einer erfolgreichen KI-Strategie nutzen können. Mule Soft selbst ist ein Software-Unternehmen, das integrierte Applikationen für die Verbindung von Anwendungen, Daten und Geräten anbietet.

Erfolgreiche KI-Strategien basiert auf Integration der Daten
Im Ergebnis zeigt die neue Erhebung, dass 85 Prozent der IT-Leiter davon ausgehen, dass KI die Produktivität in ihrem Unternehmen kurz- und mittelfristig steigern wird. Allerdings geben 62 Prozent der Befragten an, dass ihr Betrieb bislang noch nicht in der Lage ist, die Datensysteme zu harmonisieren, um KI in vollem Umfang zu nutzen – und das erschwert entsprechend die Umstellung und belastet die IT-Abteilungen.

Von Herausforderungen bei digitalen Transformationsprojekten berichten mit 98 Prozent nahezu alle IT-Manager. Gefragt nach den Ursachen, geben 80 Prozent Datensilos an und 72 Prozent kämpfen mit Systemen, die zu stark voneinander abhängig sind. Erfolgreiche KI-Strategien basieren jedoch auf starken Datenintegrationsstrategien.

„KI ist nur so leistungsfähig wie die Daten, mit denen sie arbeitet“
Abteilungsübergreifend eingesetzt und genutzt wird die Produktivität der Mitarbeiter erhöht, das Kundenerlebnis verbessert und die betriebliche Effizienz und Wertschöpfung ganzheitlich optimiert. Im Durchschnitt sollen aktuell aber nur rund 28 Prozent der Anwendungen miteinander verbunden sein und für 95 Prozent der IT-Manager sind genau diese Integrationsprobleme der Grund, warum dann auch die Einführung von KI behindert wird.

„KI ist nur so leistungsfähig wie die Daten, mit denen sie arbeitet – denn die sind ausschlaggebend für ein zuverlässiges Ergebnis. Im Grunde handelt es sich dabei um Integrations- und Automatisierungsherausforderungen, mit denen Unternehmen konfrontiert sind“, erklärt Patrick Heinen, Senior Director Solution Engineering bei Salesforce. „Der aktuelle Report belegt, dass IT-Führungskräfte wissen, dass die sinnvolle KI-Nutzung von der adäquaten Verwendung der vorhandenen Daten abhängt“, unterstreicht Heinen von Salesforce.

Konsumnahe Unternehmen wollen Preise erhöhen

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Differenzierte Situation bei Preisstrategien von konsumnahen Betrieben in Deutschland. Schwacher Jahresauftakt für den Einzelhandel. Inflation soll nur langsam sinken.

(red/cc) In Deutschland wollen mehr konsumnahe Unternehmen ihre Preise erhöhen. Dies zeigt eine aktuelle Erhebung des deutschen ifo Instituts für den Zeitraum Dezember bis Jänner. Zugenommen haben die Preiserwartungen vor allem bei den konsumnahen Dienstleistern. Im Einzelhandel ist der Anteil der Unternehmen, der Preisanhebungen plant hingegen gesunken. „Die Inflation dürfte daher in den kommenden Monaten nur langsam sinken“, sagt Timo Wollmershäuser, sagt ifo-Konjunkturchef beim Münchner ifo-Institut.

Hotels und Gastrobetriebe planen weitere Erhöhungen
Runtergebrochen auf einzelne Branchen und Segmente dürften etwa die Preise von Nahrungsmitteln und Getränken wieder etwas stärker anziehen. Bei den Bekleidungshändlern hat der Preisdruck wieder nachgelassen und im Fahrrad-Einzelhandel dürften die Preise weiter sinken, wenn auch nicht mehr so schnell wie zuvor. Teurer werden dürften die Hotelübernachtungen und auch in der Gastronomie ist weiterhin mit Preisanstiegen zu rechnen, wenn auch nicht mehr ganz so kräftig wie noch im Januar. Etwas weniger Preisanhebungen sind auch bei den Reiseveranstaltern zu erwarten.

Die Berechnungen bei den ifo Preiserwartungen geben an, wie viel Prozent der Unternehmen per Saldo ihre Preise erhöhen wollen. Der Saldo ergibt sich, indem man vom prozentualen Anteil der Unternehmen, die ihre Preise anheben wollen, den prozentualen Anteil derer abzieht, die ihre Preise senken wollen. Wenn alle befragten Unternehmen beabsichtigten, ihre Preise zu erhöhen, läge der Saldo bei plus 100 Punkten. Würden alle ihre Preise senken wollen, läge er bei minus 100. Der Saldo wurde saisonbereinigt. Das ifo Institut fragt nicht nach der Höhe der geplanten Preisänderung.

Einzelhandel mit schwachem Jahresauftakt
Regelmäßig untersucht das ifo Institut auch das sogenannte Geschäftsklima und da zeigt sich aktuell im Einzelhandel eine Verschlechterung für den Monat Jänner. verschlechtert. Sowohl die aktuelle Geschäftslage als auch die Geschäftserwartungen für die kommenden Monate haben sich eingetrübt. „Eher zurückhaltende Verbraucher und fehlende Fachkräfte werden viele Einzelhändler voraussichtlich auch noch länger vor Herausforderungen stellen“, sagt Patrick Höppner vom ifo-Institut.

Zum Jahresauftakt berichteten über 54 Prozent der Einzelhändler über eine schleppende Nachfrage. Schwierigkeiten bei der Fachkräftegewinnung meldeten 33 Prozent der Unternehmen. 20 Prozent waren immer noch von Lieferproblemen betroffen. „Die Lieferkettenprobleme bei Produkten aus Asien scheinen sich wieder verstärkt zu haben“, so Höppner. Verschlechtert hat sich die Situation im Handel mit Unterhaltungselektronik, mit Bekleidung und mit Fahrrädern. Auch im Lebensmitteleinzelhandel wird sie pessimistischer eingeschätzt. Besonders eingetrübt bleibt das Umfeld bei den Möbelhäusern. Verbesserungen bei der Bewertung der aktuellen Situation gab es im Einzelhandel mit Technik, im Spielwarenhandel sowie bei Drogerie- und Baumärkten.

Wer ist klug und wer nicht und wer wird krank

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Spezielles Protein in Großhirnrinde und Hippocampus entscheidet über Intelligenz und neurologische Erkrankungen. Forscher der Med Uni Innsbruck erkundeten nun erstmals genaue Eigenschaften und Folgewirkungen.

(red/czaak) Die kognitive Leistung eines Menschen spielt sich in Großhirnrinde und Hippocampus ab. Spezielle Nervenzellen in diesen Hirnregionen enthalten das Protein SATB2. Fehlt es, verändert sich der Aufbau der 3D-Struktur der Erbinformation und damit die Denkfähigkeit. ForscherInnen des Instituts für Neurowissenschaften an der Med Uni Innsbruck ist es nun gelungen, die 3D-Struktur der DNA mit und ohne SATB2 darzustellen und damit eine neue Erklärung für genetisches Risiko für psychiatrische Erkrankungen anzubieten.

Demenz oder Schizophrenie beeinträchtigt kognitive Prozesse des Gehirns
Bei vielen neuropsychiatrischen Erkrankungen, wie etwa Demenz oder auch Schizophrenie, sind die kognitiven Prozesse und damit die Lern- und Gedächtnisleistung des Gehirns beeinträchtigt. Das Team des Instituts für Neurowissenschaften forscht seit vielen Jahren zur Rolle dieses Proteins und nun ist in Zusammenarbeit mit irischen und New Yorker Kollegen der Nachweis gelungen, dass das Vorhandensein von SATB2 im Zellkern bestimmter Neuronen der Großhirnrinde den spezifischen 3D-Aufbau der DNA dieser Nervenzellen grundlegend beeinflusst und organisiert. Fehlt das Protein, gerät die für kognitive Leistungen notwendige Ordnung in der Erbsubstanz durcheinander.

Die aufgerollte DNA in jeder einzelnen Zelle ist zwei Meter lang, der Zellkern aber nur bis zu 20 Mikrometer im Durchmesser. Um in den Zellkern zu passen, muss daher die Erbinformation in eine komplexe Struktur gefaltet werden. Die genaue Anordnung der DNA ist für jeden Zelltyp verschieden, sodass jedes für die Funktion der Zelle wichtige Gen genau positioniert ist und angeschaltet werden kann, wann immer es von der Zelle gebraucht wird. „SATB2 bindet an die DNA und hat somit direkten Einfluss auf die Genaktivität“, erklärt Nico Wahl vom Forschungsteam.

Sogenannter Genome Organizer dirigiert spezifischen 3D-Aufbau der DNA-Struktur
In einer langjährigen Arbeit konnten die Wissenschafter zeigen, dass das SATB2-Protein als sogenannter Genome Organizer den spezifischen 3D-Aufbau der DNA-Struktur dirigiert und direkten Einfluss auf die Aktivität von Hunderten für die Intelligenz verantwortlicher Gene hat. „Diese für die Kognition relevanten Gene sind über das gesamte Genom verteilt, müssen beim Denken aber häufig gemeinsam abgelesen und gemeinsam reguliert werden“, erklärt Georg Dechant, Direktor des Instituts für Neurowissenschaften an der Med Uni Innsbruck.

In einem extrem aufwändigen Projekt konnte das Forscher-Team zeigen, dass die 3D-Anordnung der für die Intelligenz wichtigen Gene verändert wird, wenn das SATB2-Gen entfernt wird. „Dieses Gen ist kognitiv von enormer Bedeutung. Bei einer Mutation sinkt der Intelligenzquotient auf weniger als 40“, betont Galina Apostolova, ebenso Mitglied im Team. Den ForscherInnen ist insbesondere der Nachweis gelungen, dass SATB2 die 3D-Struktur von DNA-Risiko-Loci verändert, also jener Genregionen, deren Sequenz mit dem Risiko für neuropsychiatrischen Erkrankungen in Verbindung gebracht wird.

Ein überraschender Effekt nach Übertragung Tiermodell auf humanes Modell
„Es war eine Überraschung, dass SATB2 spezifisch diese Risiko-Loci beeinflusst. Wir vermuten daher, dass neuropsychiatrische Erkrankungen durch die ungeeignete 3D-Struktur der DNA verstärkt oder verursacht werden“, interpretiert Dechant das Ergebnis. Für den Institutsdirektor ist die Publikation ein weiterer Beitrag zu einem Perspektivenwechsel, der sich derzeit in der psychiatrischen Wirkstoffforschung vollziehe. Dabei rücke der Zellkern als Angriffspunkt für medikamentöse Therapien zunehmend in den Fokus. „Ich bin überzeugt, dass wir künftig nicht mehr nur auf Neurotransmitter und Synapsen schauen werden“, so Dechant.

Für die Untersuchungen in der aktuellen Publikation haben die Wissenschafter enorme Datensätze (Anm. vier Terabyte Rohdaten aus Next Generation Sequencing) aus einem Tiermodell gewonnen, ausgewertet und auf ein humanes Modell übertragen. „SATB2 von Mensch und Maus ist nahezu ident und unterscheidet sich lediglich in drei Aminosäuren. Da sich Nervenzellen nicht replizieren lassen, ist es bisher fast unmöglich, mit lebenden humanen Nervenzellen zu forschen“, skizziert Nico Wahl die Problematik. Während eines Forschungsaufenthalts an der Icahn School of Medicine at Mount Sinai in New York hat er sich die erforderlichen molekularbiologischen Methoden der funktionellen Genomik, insbesondere das in situ Hi-C, angeeignet und diese dann in Innsbruck etabliert.

Die aufwändigen bioinformatischen Analysen der Datensätze konnten die ForscherInnen dank der Teilnahme der Medizinischen Universität Innsbruck an der Großrechenanlage des Vienna Scientific Cluster durchführen. Das Projekt wurde vom Forschungsförderungsfonds FWF unterstützt.

„Menschen möchten Dinge besitzen und sich Neues leisten“

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Das aktuelle lineare Wirtschaftssystem schädigt den Planeten und vernichtet künftig nötige Ressourcen. Kreislaufwirtschaft wäre ein Ausweg, hat aber oft zu geringe Akzeptanz. Die Standortagentur Tirol zeigte Lösungswege auf.

(red/czaak) Das aktuelle lineare Wirtschaftssystem schädigt nicht nur den Planenten und damit unser aller Lebensgrundlage, es verbraucht auch deutlich mehr an Ressourcen, als mittel- und langfristig zur Verfügung stehen. Die Kreislaufwirtschaft bietet einen Ausweg aus diesem Dilemma. Doch sie stößt oftmals nicht auf die nötige Akzeptanz bei Kunden wie Lieferanten. Wie dies besser gelingen kann, zeigten Experten wie Thomas Brudermann und Peter Post bei einer Veranstaltung der Standortagentur Tirol.

Grundsätzlich basiert Kreislaufwirtschaft darauf, dass Produkte so designt und produziert werden, dass sie so lange wie möglich verwendet, geteilt, geleast, wiederverwendet, repariert, aufgearbeitet und recycelt werden können, um sie im Kreislauf zu halten - und ihre Lebensdauer entsprechend zu verlängern. Studien zeigen, dass die meisten Menschen diesem Konzept sehr positiv gegenüberstehen. Allerdings setzen viele ihre positive Einstellung nicht in entsprechende Handlungen um.

Persönliche Sichtweisen und Rahmenbedingungen als Ansatz
„Die meisten Menschen sind keine Klimahasser. Das Thema Kreislaufwirtschaft habe für sie in ihrem Alltag jedoch einfach keine Priorität. Zudem gebe es auch diverse Barrieren, die den Durchbruch der Kreislaufwirtschaft erschweren“, erläuterte Thomas Brudermann, Psychologe und Professor für Innovations- und Nachhaltigkeitsforschung an der Universität Graz in seiner Einleitung im Rahmen der Veranstaltung.

„In unserer Kultur möchten Menschen Dinge besitzen und sich Neues leisten und das ist das genaue Gegenteil von Prinzipien der Kreislaufwirtschaft“, so Brudermann. Wer also Menschen dazu bewegen möchte, im Sinne der Circular Economy zu handeln, müsse an zwei Faktoren ansetzen: erstens dem Mindset, also an Denkweisen, Überzeugungen und Haltungen. Und zweitens gelte es, Rahmenbedingungen zu schaffen, die Kreislaufwirtschaft begünstigen.

Kreislauffähiges Handeln muss einfach sein und eine Identifikation schaffen
Ebenso relevant sei, „Kunden so einfach wie möglich zu machen, nachhaltig zu handeln“. Beispielsweise können Produkte und Dienstleistungen so gestaltet sein, dass Menschen Freude daran haben, sie in Anspruch zu nehmen. „Wer eine Beziehung zu Dingen oder Angeboten aufbaut, betrachtet diese auch nicht als Wegwerfartikel“, so Brudermann. Andererseits brauche es auch regulatorische Vorgaben, welche die Kreislaufwirtschaft begünstigen und hier sei „dann der Gesetzgeber gefordert“.

Peter Post erläuterte dann, wie zirkuläre Geschäftsmodelle schnell, günstig und nutzer:innenorientiert entwickelt und getestet werden können. Post entwickelt seit über 25 Jahren Produkte und Dienstleistungen, zudem ist er Mitinitiator der Plattform circular-experiences.org. Hier werden Methoden für ein besseres Kundenerlebnis in der Kreislaufwirtschaft entwickelt und Unternehmen kostenlos Prototypen zur Verfügung gestellt, mit denen sie ihre Modelle und Produkte auf den Prüfstand stellen können.

Kunden sollen kreislauffähige Produkte und Dienstleistungen bevorzugen
„Kund:innen leisten einen entscheidenden Beitrag zum Gelingen von Kreislaufwirtschaft, entsprechend müssen sie dafür gewonnen werden, kreislauffähige Produkte und Dienstleistungen zu bevorzugen und Prinzipien der Circular Economy zu leben“ betont Peter Post. „Damit das gelingt, müssen wir den Menschen so viel Mühe wie möglich abnehmen und so viel Freude wie möglich bereiten – und das ist die Aufgabe von Produkt- und Service-Designer“, so Post.

Die Experten unterstreichen auch die Notwendigkeit Modelle zu schaffen, die es einfach machen, Dinge zu teilen oder zu mieten. „Und dies vor dem Hintergrund, dass viele Menschen lieber besitzen, statt zu teilen“, so Post. Die Entwickler und Gestalter von Produkten können sich dabei verschiedene psychologische Methoden zu Nutze machen. Relevant seien dabei auch digitale Services, um den Lebenszyklus von Produkten zu verlängern.