Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit Quantum Dots den Ursachen von Krankheiten auf der Spur

05.03.2004


Max-Planck-Wissenschaftler nutzen Nanotechnologie, um zelluläre Prozesse sichtbar zu machen, die für die Entwicklung neuer Medikamente wichtig sind


Abb.: Lebende Zellen exprimieren die Rezeptoren für den epidermalen Wachstumsfaktor EGF als Fusionsprotein mit grünem fluoreszierendem Protein (GFP, grün). Quantum Dots (rot), die den Wachstumsfaktor EGF mit sich tragen, docken an diese Rezeptoren an, aktivieren sie und werden auf diese Weise in die Zelle eingeschleust. Die Probe wurde bei Zimmertemperatur mit einem konfokalen Mikroskop aufgenommen.

Bild: MPI für biophysikalische Chemie



Mit Hilfe von Halbleiter-Nanokristallen ist es Forschern des Göttinger Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie gelungen, die Übermittlung von Steuersignalen für die Gene in einer Zelle im Film festzuhalten. Von diesem methodischen Durchbruch erwartet man, dass er der pharmazeutischen Industrie helfen wird, Medikamente gegen Krebs wesentlich schneller als bisher zu entwickeln. Die Experimente wurden in Zusammenarbeit mit zwei Forschergrupppen der Universidad de Buenos Aires, Argentinien, durchgeführt (Nature Biotechnology, Februar 2004). Quantum Dots (QDs) können als winzige Marker benutzt werden, um einzelne Gene, Nukleinsäuren, Proteine oder auch kleine Moleküle sichtbar zu machen und in Zellen zu verfolgen. Die auf diese Weise entstehenden Quantum Dot-Komplexe (Quantum conjugates) binden an ihr Zielmolekül und können - abhängig von ihrer Größe - in allen Farben und bis zu 1000fach heller leuchten als Fluoreszenzfarbstoffe.

... mehr zu:
»Biotechnology »Dots »Prozess »Quantum »Zelle


In ihrer Studie, die in der Februar-Ausgabe der renommierten Zeitschrift "Nature Biotechnology" erschienen ist, berichten Diane Lidke und ihre Kollegen über ihre Anwendung so genannter Quantenpunkte (Quantum Dots). Das sind winzige, nur einen zehn Millionstel Millimeter große Halbleiterkristalle, die unter Einwirkung von Laserlicht in verschiedenen Farben aufleuchten können. Mit Hilfe dieser Kristalle ist es dem Forscherteam gelungen, zum ersten Mal die Signalübermittlung innerhalb der so genannten erbB-Rezeptorenfamilie, der Zielsubstanz vieler Krebsmedikamente, zu visualisieren. Dabei werden etwa der Prozess der Endozytose und die Übermittlung von epidermalen Wachstumsfaktoren in der Zelle sichtbar gemacht. Gleichzeitig ist es zum ersten Mal überhaupt, dass es gelungen ist, die von Wachstumsfaktoren abhängige Kommunikation einer Zelle mit ihrer Umgebung in bewegten Bildern festzuhalten.

"Unsere Untersuchungen am lebenden Objekt ergaben völlig neue Einsichten in zelluläre Prozesse und Interaktionen, die sich bisher nur an fixierten, also toten Zellen studieren ließen", schreibt das Forscherteam unter Leitung von Dr. Thomas Jovin, Direktor der Abteilung Molekulare Biologie am Göttinger Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie. "Ein Verständnis der Rezeptor-vermittelten Signalübertragungen in der Zelle ist essentiell für die Entwicklung von Therapien, die an den Rezeptoren ansetzen. Forschungsansätze, die auf der Kombination von Quantum Dots und Liganden beruhen, sind künftig für solche Forschungen unverzichtbar."

In einem Kommentar zu dieser Studie, der in derselben Ausgabe von Nature Biotechnology erschien, begrüßen zwei führende Experten auf dem Gebiet der bildgebenden Verfahren für lebende Zellen den jetzt erreichten Durchbruch. "Halbleiter-Nanokristalle können die Bewegungen einzelner Rezeptoren auf der Oberfläche lebender Zellen nun in bisher unerreichter Präzision und mit einer viel größeren Auflösung verfolgen", so Dr. Gal Gur und Dr. Yosef Yarden vom israelischen Weizmann Institute of Science. "(Herkömmliche) Imaging-Methoden litten bisher an mangelnder Bildauflösung und funktionierten nur nach umfassenden Manipulationen oder konnten nur sehr kurze Schnappschüsse der Rezeptordynamik liefern".

Bisherige Hilfsmittel, wie fluoreszierende Farbstoffe oder Polymerkugeln, bleichen zu schnell - oft in nur wenigen Sekunden - aus, um für Videoaufnahmen über einer längeren Zeitraum in Frage zu kommen. Quantum Dots ermöglichen es dagegen, viele Bestandteile einer Zelle über einen Zeitraum von Minuten oder sogar Stunden zu beobachten. Die Länge der Beobachtungszeit ist heute ein entscheidender Faktor für die Erforschung zellulärer Prozesse, denn häufig ereignen sich radikale Veränderungen innerhalb weniger Minuten. Herkömmliche Techniken hingegen konnten - etwa mit Farbstoffen - nur Schnappschüsse dieser Prozesse liefern.


Originalveröffentlichung:

Lidke, D.S., P. Nagy, R. Heintzmann, D.J. Arndt-Jovin, J.N. Post, H. Grecco, E.A. Jares-Erijman and T.M. Jovin
Quantum dot ligands provide new insights into erbB/HER receptor-mediated signal transduction
Nature Biotechnology. 22, 198-203, February 2004

Gal Gur & Yosef Yarden
Enlightened receptor dynamics
Nature Biotechnology 22, 169-170 (2004), February 2004


Weitere Informationen erhalten Sie von:

Dr. Diane S. Lidke
Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie, Göttingen
Tel.: 0551 201-1392
Fax: 0551 201-1467
E-Mail: dlidke@gwdg.de

Dr. Andreas Trepte | Max-Planck-Gesellschaft

Weitere Berichte zu: Biotechnology Dots Prozess Quantum Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Ionen gegen Herzrhythmusstörungen – Nicht-invasive Alternative zu Katheter-Eingriff
20.01.2017 | GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

nachricht Leibwächter im Darm mit chemischer Waffe
20.01.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise