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Gewebe- und Zellstrukturen um ein Vielfaches umfassender visualisieren © APA
Gewebe- und Zellstrukturen um ein Vielfaches umfassender visualisieren © APA

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Neues Verfahren für umfassenderen Einblick in Zellstrukturen

02.08.2018

Forscher der Universität Zürich revolutionieren ein gängiges Bildgebungsverfahren in der Biomedizin. Mit ihrer neuen Methode "4i" lassen sich Gewebe- und Zellstrukturen um ein Vielfaches umfassender visualisieren als bisher. Bedeutung hat dies beispielsweise in der Krebsdiagnostik.

Bei "4i" (für "Iterative Indirect Immunofluorescence Imagin") handelt es sich um eine Weiterentwicklung des sogenannten Immunfluoreszenz-Verfahrens. Dabei färben Forscher mithilfe Fluoreszenz-markierter Antikörper spezifische Proteine in Zellen und machen sie damit sichtbar. Dies gibt Aufschluss über innere Strukturen von Zellen oder Geweben, beispielsweise in der Krebsforschung und -diagnostik.

Zehnfache Anzahl an analysierten Proteinen

Bisher war die Anzahl verschiedener Proteine, die man auf diese Weise gleichzeitig einfärben konnte, stark begrenzt - nämlich in der Regel auf drei, wie die Universität Zürich in einer Aussendung schrieb. Mit 4i ließe sich die Anzahl der analysierten Proteine in ein und derselben Zell- oder Gewebeprobe mehr als verzehnfachen. Davon berichteten die Wissenschafter im Fachjournal "Science".

"Stellen Sie sich vor, Zellbiologen wären Journalisten. Jedes Experiment ist ein Interview mit unseren Zellen", wurde Studienautor Gabriele Gut von der Uni Zürich zitiert. "Mit konventioneller Immunfluoreszenz kann ich drei Fragen stellen, mit 4i kann ich eine Diskussion über mehr als 40 Themen führen."

Wie die konventionelle Immunfluoreszenz beruht 4i auf Fluoreszenz-markierten Antikörpern, die an das gewünschte Zielprotein andocken und es so unter einem Fluoreszenzmikroskop sichtbar machen. Der Clou der neuen Methode ist, dass die Antikörper schrittweise auf die Probe aufgebracht, mikroskopiert und dann wieder entfernt werden. So lasse sich die räumliche Verteilung von mindestens 40 Proteinen bildlich erfassen.

Programm macht Datenflut für den Menschen erfassbar

Das Ergebnis sind Mikroskopiebilder über den "Aufenthaltsort" Dutzender Proteine in Tausenden von Zellen - und dies für eine Vielzahl unterschiedlicher Bedingungen, zum Beispiel zu verschiedenen Zeitpunkten des Zellzyklus.

Um die dadurch entstehende Datenflut zu bändigen und für das menschliche Auge und Gehirn überhaupt erfassbar zu machen, entwickelte Gut zusätzlich ein Analyse- und Visualisierungsprogramm namens "Multiplexed Protein Maps", schrieb die Universität Zürich. Das Programm erzeuge eine abstrakte, aber repräsentative Karte der Verteilung der untersuchten Proteine in der Zelle.

Nützlich ist das neue Verfahren sowohl für die Grundlagenforschung als auch für die personalisierte Medizin. Beispielsweise könnte es die Diagnostik von verschiedenen Krebstypen verfeinern oder Hinweise auf neue Ansatzpunkte für Therapien liefern.

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