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 Erster Atemzug prägt Immunsystem nachhaltig
22.02.2017 | CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

nachricht Wie Proteine zueinander finden
21.02.2017 | Charité – Universitätsmedizin Berlin

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: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Wunderwelt der Mikroben

22.02.2017 | Veranstaltungen

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

Physikerinnen und Physiker diskutieren in Bremen über aktuelle Grenzen der Physik

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mehr Sicherheit für Flugzeuge

22.02.2017 | Messenachrichten

HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

22.02.2017 | Verkehr Logistik

Positronen als neues Werkzeug für die Forschung an Lithiumionen-Batterien: Löcher in der Elektrode

22.02.2017 | Energie und Elektrotechnik