Alle Artikel von Sascha Lobo

Sascha Lobo ist Autor und Strategieberater; Details finden sich unter http://saschalobo.com/ich

Frischer-Haltefolie oder: Was Unternehmen in sozialen Medien tun könnten

In der angewandten Forschung geht es anders als in der Grundlagenforschung in der Regel um Produkte, die am Ende jemand kaufen wollen soll. Aber wer? Und warum? Um das herauszufinden, hilft ein uralter Trick: einfach fragen, ob die Leute die …

Die Brille für die Beine

Eine gesellschaftliche Arbeitshypothese: Alle Menschen sind behindert. Nur Ausprägung und Grad unterscheiden sich. Das mag sich für Leute seltsam anhören, die beim Begiff “behindert” nur in Rollstuhldimensionen denken und alle paar Jahre durch die Paralympics zappen. Aber eigentlich ist der …

Von Menschen und Verpackungen

Wenn sogar Günter Jauch darüber getalkt hat, dann muss das Thema ja wichtig sein. Aber auch jeder normal denkende Mensch müsste eigentlich zusammenzucken bei den Zahlen, die die UN-Organisation FAO ermittelt hat: Etwa ein Drittel der jährlichen, globalen Lebensmittelproduktion, das …

Was ist eigentlich das Gottesteilchen (Higgs-Boson)?

Beim SPIEGEL gibt es (ununterbrochen seit 1996) die Tradition, zu Weihnachten religiöse Themen auf’s Titelbild zu hieven, was nur konsequent ist. Schließlich gehen vermutete 84,5% der christlich orientierten Personen auch nur zu Weihnachten in die Kirche. Dem Brauch der religiös …

Neue Erkenntnisse aus der Analyse der frühen systemischen Krebserkrankung

 

Steve Jobs' Fehler

Wenn sich Tochtergeschwülste eines Primärherdes, so genannte Metastasen, abgesiedelt haben, ist eine Krebserkrankung in der Regel lebensbedrohlich und schwer behandelbar. Die Konzentration in der Forschung liegt dementsprechend darin, Risikopatienten zu identifizieren und das Auswachsen von Metastasen durch gezielte Therapien zu verhindern.

Schwerpunkt ist dabei der direkte Nachweis einzelner gestreuter Tumorzellen zu einem Zeitpunkt, an dem noch keine Metastasen mit den in der Klinik üblichen Verfahren (zum Beispiel CT oder Ultraschall) nachweisbar sind.

Schon Mitte der 1990er Jahre wurde deutlich, dass entweder nicht alle Zellen, welche über spezifische Marker im Knochenmark entdeckt werden, Tumorzellen sind, oder aber nicht alle Tumorzellen zu Metastasen auswachsen.

Dies ergab sich, weil zahlreiche Patienten, bei denen Marker-positive Zellen gefunden wurden (Knochenmarkbefund), keine Metastasen entwickelten. Entsprechend konzentrierte sich die Forschung auf die Charakterisierung der im Knochenmark oder in den Lymphknoten entdeckten Zellen.

In den vergangenen 20 Jahren sind aus verschiedenen Gründen die Fortschritte bei der Analyse von Tumorzellen gering gewesen. Einen Durchbruch ergab die Fokussierung auf die Analyse der Nukleinsäuren DNA und RNA. Unserer Arbeitsgruppe gelang die Entwicklung zweier Techniken, mit denen sich erstens die gesamte genomische DNA einer Zelle vermehren lässt wie auch die gesamte mRNA einer Zelle.

Die mRNA ist die Information, die von einem Gen abgelesen und in ein Protein übersetzt wird. Mit der Möglichkeit, das Genom der gestreuten Tumorzellen zu untersuchen, ließen sich erstmals zentrale Aussagen des vorherrschenden Tumorprogressionsmodells, das von einer linearen Zunahme von Tumorzellen ausgeht, überprüfen.

So lässt sich zum Beispiel untersuchen, wann die Streuung von Tumorzellen im Verlauf der Tumorentwicklung beginnt. Das völlig unerwartete Ergebnis war, dass die Streuung extrem früh einsetzt. Eine weitere Überraschung war, dass die Tumorzellaussaat nicht mit der Größe des Tumors zunahm.

Wir konnten auch die Annahme der genetischen Ähnlichkeit von Primärtumor und gestreuten Tumorzellen überprüfen. Für alle bislang untersuchten Tumortypen ergibt sich das gleiche Bild: Sowohl im Knochenmark als auch in Lymphknoten weisen die gestreuten Tumorzellen deutliche Unterschiede zu dem vorherrschenden Klon des Primärtumors und zwar bezüglich der meisten genetischen Defekte.

Meist fanden wir bei den gestreuten Tumorzellen deutlich weniger genetische Defekte als in Primärtumorzellen, ein Befund, der dem bislang gültigen linearen Akkumulationsmodell klar widerspricht.

Diese Befunde stellen damit das bisherige Denken über den Ablauf einer Krebserkrankung auf den Kopf und werfen viele Fragen auf.

Prof. Dr. Christoph Klein vom Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin ist zugleich Inhaber des Lehrstuhls für Experimentelle Medizin Universität Regensburg. 2011 wurde er für die beschriebene Krebsforschung mit dem Dr.-Josef-Steiner-Preis ausgezeichnet.

Steve Jobs ist an Krebs gestorben. Und an Ignoranz.
Den Applegründer quälte schon länger ein Nierenleiden, als er im Oktober 2003 zufällig seine Urologin traf. Sie forderte ihn auf, eine Tomographie machen zu lassen, die letzte sei schon fünf Jahre her. Jobs – schon lange eine Skepsis gegenüber der Schulmedizin mit sich herumtragend – fügte sich. Das Ergebnis brachte keine Probleme mit den Nieren ans Licht. Aber einen Schatten auf der Pankreas. Die Urologin forderte ihn auf, einen weiteren Termin zu vereinbaren. Er ignorierte die Aufforderung, denn, wie Biograph Walter Isaacson feststellte: “Er war gut darin, stur Informationen zu ignorieren, die ihm nicht in den geplanten Ablauf passten”.

Die Urologin hatte offenbar sowohl die Ahnung, was der Schatten bedeuten könnte wie auch ihre Erfahrungen mit Jobs und bestand ein paar Tage später auf einer Pankreasuntersuchung. So kam Steve Jobs im Oktober 2003 zur Diagnose Pankreaskrebs. Noch am gleichen Abend nahmen die Ärzte eine Biopsie vor. Deren Ergebnis wiederum veranlasste die Mediziner zu großem Optimismus. Es kommen nämlich hauptsächlich zwei Arten des Bauchspeichdrüsenkrebses vor: das Adenokarzinom und den Inselzellen-Tumor. Das erstere wird in ungefähr 19 von 20 Fälllen diagnostiziert, wächst schnell und ist schwieriger behandelbar. Deshalb gilt es als Todesurteil. Der Inselzellen-Tumor dagegen wächst langsamer und ist einfacher zu operieren, wenn man ihn früh genug entdeckt. “Früh genug”, diese Formulierung lässt sich bei Tumoren meistens an einem speziellen Zeitpunkt festmachen: dem Moment, ab dem Krebs “zu streuen” beginnt, also ab wann Tumorzellen durch den Körper wandern.

Neueste Forschungen zeigen hier für die Fachwelt überraschende Ergebnisse. Zum einen fangen Tumoren noch viel früher an zu streuen, als man bisher annahm. Und die Streuung hat wenig mit der Größe des Tumors zu tun. Auch bilden nicht alle gestreuten Zellen Metastasen aus. Die Forschung, warum und wie genau diese Zellen Ableger des Tumors bilden, ist also elementar – zum Beispiel, weil ein Medikament, was gezielt die Ansiedlung von umhergestreuten Zellen verhindern würde, viel Zeit für die Behandlung gewinnen würde. Zeit ist auch für Steve Jobs der entscheidende, letztlich todbringende Punkt gewesen. Denn statt das Glück im Unglück, einen operierbaren Tumor ausgebildet zu haben, medizinisch sinnvoll zu nutzen – entschied er sich gegen eine Operation. Seine Familie, aber auch Freunde wie Intel-Chef Andy Grove, der selbst eine Krebserkrankung überlebt hatte, redeten auf ihn ein. Sogar ein bekannter Naturheilkundler riet ihm dringend zur Operation. Aber Jobs bestand darauf, dem Krebs zu begegnen mit Fruchtsäften, Kräutern und mit placeboeffektstimulierenden Nadelattacken, also Akupunktur. Kurzzeitig soll er laut Isaacson sogar unter dem Einfluss eines Scharlatans gestanden haben, der ihm Darmspülungen sowie das Herausschreien negativer Gefühle empfahl.

Neun Monate später erst, unter dem Flehen seiner Familie, lenkte er ein und unterzog sich einer Operation. Aus heutiger wissenschaftlicher Sicht ist es wahrscheinlich, dass genau diese neun Monate den Unterschied zwischen Leben und Tod ausgemacht haben. Denn Steve Jobs scheint letztlich daran gestorben zu sein, dass der Krebs nicht mehr vollständig entfernt werden konnte. Seine Leberstransplantation etwa deutet darauf hin, denn die Leber ist oft der Angriffspunkt für gestreute Krebszellen. Eine seltsame Ironie des Lebens oder vielmehr Ironie des Todes, dass die Person, deren Einfluss auf die Technologie des 21. Jahrhunderts größer war als von sonst jemandem, ausgerechnet an der Verweigerung von High-Tech-Medizin gestorben sein mag. Aber vielleicht war sein Tod nicht umsonst, denn nach seiner Abkehr von der gefährlichen Quatschmedizin brachte er mit seinen unbegrenzten finanziellen Mitteln die Krebsforschung voran, zum Beispiel liess er sein Tumorgenom komplett identifizieren. Lernen kann man daraus – gerade in Kombination mit den neuen Forschungsergebnissen – dass buchstäblich jeder Tag zählt, im doppelten Wortsinn: bei der Behandlung von Krebs. Und beim Leben selbst natürlich auch.


Maschinenmenschen

Die marktüblichen Zukunftsvisionen beinhalten seit jeher fast immer eine Verschmelzung von Mensch und Maschine, von Professor Simon Wright, dem fliegenden Gehirn bei Captain Future, über Robocop bis zu Iron Man. Und auch in der Philosophie ist der Gedanke bekannt, Technik …

Innovation durch Nachdenken

Innovation gehört laut einer von mir selbst ausgedachten Studie ja zu den nichtssagendsten Phrasen der Neuzeit. Aber trotzdem ist notwendig, was dahinter steht, ich werde schon seit Riesenmaschine-Zeiten nicht müde zu betonen, dass nicht weniger Fortschritt die Lösung für eine …

Das Handy mit dem T-Shirt laden

So ein Zufall, also ein echter Zufall und kein ironischer Nichtzufall. Eben noch erschien im Forschungs-Blog ein Artikel über Energy-Harvesting, also über die Technologien, die ermöglichen, Kleinststrommengen abzuernten, wie sie zum Beispiel durch Herumliegen entstehen oder durch Temperaturunterschiede am Körper. …

Roboterschwärme

Ende der 1970er, Anfang der 1980er Jahre entwickelte die maschinenbeeinflusste Popkultur eine roboterlastige Blüte; aus dieser frühkindlichen Prägung lässt sich küchenpsychologisch die Roboterfaszination einer ganzen Nerdgeneration erklären. 1977 erschien mit Star Wars (ein echter Geheimtipp für Interessierte an der Nerdkultur!) …

Energy Harvesting

 

Weltrettung durch Rumliegen

Vereinfachtes Aufbauschema des Boost-Converter (im Text: Fig. 1)


[…] The two main improvements of the presented step- up converter over the classical step-up converter are the transformer instead of the single coil and the parallel connection of transistors T1 and T2 [5]. In the presented design a transformer is needed because a secondary winding decreases the minimum input voltage. With input voltages below 500 mV, an active circuit for controlling the switching transistor cannot be built. Hence, the converter has to be self oscillating, which needs a secondary winding for driving the mentioned transistor.

The second improvement consists in the use of two switching transistors in parallel. One transistor is only employed for starting the converter and the other one is used during steady state operation. A junction field effect transistor, JFET T1, is chosen as starting transistor because it is already conducting with a zero gate voltage and has also a low gate threshold voltage. Nevertheless, it can not be used as the main switching transistor since its on-resistance is generally in the order of some tens of Ohms which would produce high conduction losses and thus a decrease in the efficiency of the converter. Therefore, the NMOS transistor T2 becomes the switching element after the start-up phase. The parallel connection of both transistors allows having a switch with low on resistance (5 Ω) during steady state and zero threshold gate voltage for start-up.
[…]
At startup, JFET T1 conducts with positive input voltages. […] When the supply voltage Vin is rising, the current over the JFET T1 IT1 is increasing too. As the current on the primary winding of the transformer L1 is rising, a small voltage is induced in the secondary winding, L2. Because of the conducting pn-junction of the JFET, C1 is charged to a slightly negative voltage. When Vin reaches its maximum value, the current over the inductor L1 gets constant, the voltage over L2 turns to zero and then the negative voltage stored on C1, VC1, is on the gate of T1. If this voltage is near the pinch-off voltage of the JFET, the current through L1 starts to decrease. The current decrease on L1 induces a positive voltage over L2 and therefore a negative voltage at the gate of T1. The JFET T1 now switches off. When the voltage pulses over the secondary winding are big enough, T2 switches on. The dc voltage on the capacitor C1 gets more and more negative so that, the JFET T1 is not conducting anymore and only T2 is switching. […] The voltage value on the gate of T2, Vreg, modifies the value of the on-resistance of the NMOS transistor and therefore the time that it is switched on, keeping the switch off time almost constant. Thus, the value of Vreg regulates the output voltage of the converter, Vout, basically modifying the switching frequency of the converter. The converter works in the boundary between continuous and discontinuous conduction mode, see ID1 and IT2 waveforms in Fig. 4, due to the self oscillation caused by the employment of the transformer. The freewheeling diode D1 (see Fig. 1) was replaced by a PMOS transistor which is switching on when the MOSFET T2 is not conducting. The PMOS transistor is controlled by a simple inverter circuit connected to the drain of T2. In that way the boost converter becomes a synchronous converter. This change causes a reduction on the forward voltage of the component and consequently an enhancement in efficiency of up to 5 %, depending on the output current of the converter.
[…]
The regulation loop circuit, see Fig. 4, is composed by a starting aid circuit, a MOSFET gate protection circuit and an output voltage regulation circuit.
The starting aid circuit consists of two capacitors connected in parallel: C3 (22 nF) and C4 (470 pF). C3 is connected in series with a JFET T3. At startup, the gate-source voltage on T3 is 0 V and thus C3 is connected in parallel to C4. This parallel connection helps the converter to begin the oscillation at low input voltages. The turns ratio between the secondary inductor, L2, and the primary inductor, L1, is 17 in order to have a minimum start-up voltage of 70 mV and a low ohmic resistance of the primary winding that does not affect the efficiency of the converter. Nevertheless, this causes an excessive gate-source voltage of MOSFET T2 which originates high switching losses. However, JFET T3 is switched-off during steady state operation and therefore only capacitor C4 (which has a lower capacitance than C3) is active which motivates a reduction in the gate-source voltage of T2. Hence, the parallel connection of capacitors C4 and C3, through T3, accomplish a low start-up voltage and a reduction in the switching losses.
The MOSET gate protection circuit preserves T2 against high gate-source voltages that can damage the transistor. The circuit consists of a signal diode D2 and a zener diode D3 with a breakdown voltage of 6.8 V. Resistor R2 is connected in parallel to D3 for starting up the converter. The third circuit of the regulation loop is the output voltage regulator itself which consists of two diodes, D4 and D5, a transistor, T4, and a potentiometer, R4. This circuit controls the positive value of the gate-source-voltage of the switching MOSFET T2. Because of its simplicity, it is not as accurate as a complex loop, but it has a very low current consumption, which is more important in the design of a converter to be employed in an energy harvesting system. […]
A solution for up-converting extremely low voltages coming from energy harvesting power supplies like thermogenerators, inductive generators or solar cells is presented. The minimum start-up voltage achieved is 70 mV and for input voltages of 300-500 mV the efficiency is greater than 70 % for 2 V output voltage.

Deepwater Horizon, Fukushima und die stark unterbeachteten, teilweise schon tausende Jahre andauernden Kohlebrände – auffällig viele Katastrophen lassen sich direkt mit der Energiegewinnung in Verbindung bringen. Und man muss weder Verschwörungstheoretiker noch Weltpolitikexperte sein, um bei verschiedenen kriegerischen Konflikten die Gründe auch im Bereich der Energieversorgung zu suchen.

Wenn man dann auch noch – nicht eindeutig geklärt, aber qualifiziert vermutet – verschiedene Klimaturbulenzen und angrenzende Naturkatastrophen mit dem CO2-Ausstoss der Welt in Zusammenhang bringt, dann muss man, mal abgesehen von Eurodance, lange nach einer Katastrophe grübeln, die nicht verquickt ist mit dem Energiedurst der Zivilisation.

Vom superrelevanten, energie-geopolitischen Großgetöse hinunter in die kleinsten und scheinbar unwichtigsten Zusammenhänge, die mit bloßem Auge noch erkennbar sind: in das feine Gewebe des eigenen Schlafanzugs hinein. Auf den ersten, zweiten und für viele Leute auch dritten Blick hat die wunderbare, von den weitaus meisten Leuten ausgeübte Tätigkeit des Herumliegens wenig mit, sagen wir, einem garstigen Krieg um Öl zu tun. Diese Betrachtungsweise täuscht. Tatsächlich könnten sich viele Probleme und Katastrophen der Welt durch Herumliegen lösen lassen.

Weil sich die kausale Verkettung dahinter nicht jedem sofort erschliessen mag, sei hier etwas ausgeholt. 1821 entdeckte Thomas Johann Seebeck an der Berliner Universität den Seebeck-Effekt. Dabei fliesst ein Strom zwischen zwei elektrischen Leitern, wenn zwischen ihnen ein Temperaturunterschied besteht. Dieser Stromfluss ist allerdings so winzig klein, im Millivoltbereich, dass er lange nichts weiter war als bloß interessant. So geht es nicht nur mit dem Seebeck-Effekt, sondern mit einer Reihe von Alltags-Energien, von denen jeder weiss, dass sie anfallen, die sich aber kaum sinnvoll ernten lassen.

Kleine Flächen von Solarzellen, in die Kleidung eingearbeitete Bewegungsgeneratoren, die die Herumlauf-Energie in Strom verwandeln, been there, done that, keine Überraschung. Durch die schiere Zahl der Menschen und die vielen Gelegenheiten, zu denen sich theoretisch Energie abschöpfen liesse, kommt in der Masse eine durchaus relevante Menge zusammen – erst recht, weil gleichzeitig durch die Effizienzbemühungen die von Geräten benötigte Energie immer weiter sinkt (je Gerät).

Das Problem bisher war, dass man die winzigen Spannungen kaum effizient umwandeln konnte in ausreichend große Spannungen, die sich abernten lassen, zum Beispiel in einen Akku hinein. Die nebenstehende Neuentwicklung eines Boost-Converters ändert das, und zwar mithilfe einer intelligenten Verschaltung von bereits vorhandenen Bauteilen.

Man kann sich das ungefähr vorstellen wie die Erfindung der Dachrinne, die die einzelnen Tropfen, die vorher unverwertbar aufs Dach fielen, geschickt zusammenführt und schliesslich in die Regentonne leitet, wo sie zentral abgeschöpft werden können. Zuviel sollte man auf diese volksnahe Metapher natürlich nicht geben, aber freuen kann man sich trotzdem, denn ein solcher Boost-Converter macht die Gewinnung der thermodynamischen Energie beim Herumliegen möglich.

Der beschriebene Seebeck-Effekt funktioniert natürlich auch dann, wenn ein Thermogenerator in den Schlafanzug eingewoben ist und den Temperaturunterschied zwischen dem liegenden Körper und der Umgebungsluft in Strom verwandelt.

Dieser Temperaturunterschied beträgt in der Regel drei bis fünf Grad Celsius und das reicht für den Thermogenerator “Peltron module 128A1030″, um eine Spannung von 150 bis 250 Millivolt zu erzeugen. Diese ließe sich mit dem Boost-Converter mit knapp 70% Effizienz wandeln in eine 2-Volt-Spannung und dann zum Beispiel in einen Akku im Schlafanzug einspeisen.

Da das Hauptproblem beim Ernten kleinster Energiemengen nun gelöst scheint und auch die Akkus (das zweitgrößte Problem bisher) immer besser werden, steuern wir geradewegs auf eine Welt zu, die einen immer größeren Teil der benötigten Energie durch den Temperaturunterschied beim Herumliegen erzeugt. Es hört sich an wie ein Märchen, aber Kleidung mit Akkusladegeräten, Liege-Farmen zur Energiegewinnung – aus “Krieg für Öl” wird “Lieg’ für Öl”, okay, das war ein Wortspiel zu viel.

Aber allein angesichts der nicht besonders realistischen, aber doch technisch möglichen Perspektive, in Zukunft professioneller Herumlieger zu werden und damit durch die Sicherung der Energieversorgung die Katastrophen und Konflikte der Welt helfen zu lösen, kann man schon mal etwas ins Schwärmen geraten.



Vereinfachtes (aber nicht unbedingt einfaches) Aufbauschema des Regelungsschaltkreises für den Boost-Converter (im Text: Fig. 4)

(Download des wiss. Paper)