Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Lebenden Zellen bei der Arbeit zuschauen

14.07.2006
Forscher können heute lebenden Zellen bei der Arbeit zuschauen und Strukturen von wenigen millionstel Millimetern erkennen. Möglich geworden ist das durch technische Weiterentwicklungen in der Lichtmikroskopie. Auch haben die Forscher gelernt, in der Natur vorkommende fluoreszierende Proteine, wie das grün fluoreszierende Protein (GFP) der Qualle, als Farbstoff weiter zu entwickeln.

Zu den fundamentalen Lebensprozessen in Zellen, die Forscher jetzt beobachten können, gehören zum Beispiel die Verdopplung der Erbsubstanz DNA vor der Zellteilung, die Reparatur geschädigter DNA, das Umschreiben der Geninformation, aber auch die Entwicklung einer einzelnen Blutstammzelle aus einer embryonalen Stammzelle. Wie die "biomolekularen Maschinen" - Komplexe aus einer Reihe von Proteinen oder Nukleinsäuren - funktionieren, ist für die biomedizinische Forschung von großer Bedeutung. Sie standen im Mittelpunkt eines internationalen Symposiums, das das Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch und die Universität Heidelberg gemeinsam veranstaltet haben. Organisatoren waren Dr. M. Cristina Cardoso (MDC) und Prof. Christoph Cremer (Universität Heidelberg). Zu dem Symposium, das Teil eines Schwerpunktprogramms der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) ist, waren Mitte Juli 2006 rund 150 Wissenschaftler aus der ganzen Welt in das Max Delbrück Communications Center (MDC.C) nach Berlin-Buch gekommen.


Moderne wissenschaftiche Kameras sind empfindlich und schnell genug, um Bilder von frei beweglichen, einzelnen Molekülen aufzunehmen. Damit können erstmalig physiologische Prozesse in lebenden Zellen in Echtzeit auf der Ebene einzelner Moleküle beobachtet werden. Die Grafik zeigt die Bewegungen einzelner fluoreszierender Proteinmoleküle (die vier kleineren Signale im Vordergrund) und einzelner "Quantenpunkte" (größere Signale im Hintergrund) in Zeitabständen von 3/1000 Sekunden. (Grafik: Ulrich Kubitscheck; in: Grünwald, D., A. Hoekstra, T. Dange, V. Buschmann, and U. Kubitscheck. 2006. Direct Observation of Single Protein Molecules in Aqueous Solution. ChemPhy

Zellen sind die kleinsten lebenden Einheiten von Menschen, Pflanzen und Tieren. Sie sind etwa 10 bis 20 Mikrometer groß (1 Mikrometer = 1/1000 Millimeter). Die Erforschung lebender Zellen ist nur mit Hilfe der Lichtmikroskopie möglich. Die Auflösungsgrenze der Lichtmikroskopie war bis Anfang der 90er Jahre durch die Wellenlänge des Lichtes begrenzt und betrug rund 200 Nanometer (nm), wie der Jenaer Physiker Ernst Abbe bereits 1873 postuliert hatte. Ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter.

Viele biomedizinisch relevante zelluläre Strukturen sind aber in der Regel kleiner als 200 nm und konnten somit nicht untersucht werden. Technische Weiterentwicklungen in jüngster Zeit haben jedoch die Auflösung des Lichtmikroskops erheblich erhöht. Dazu gehören die konfokale Fluoreszenzmikroskopie und höchstauflösende Mikroskope (Nanoskopie). Mit den besten derzeitigen lichtoptischen Verfahren können Forscher jetzt fundamentale Strukturen in einzelnen Zellen mit einer Auflösung von wenigen 10 Nanometer analysieren. Prof. Cremer wies darauf hin, dass Präzisionsgeräte zur optischen Analyse hauptsächlich in Europa entwickelt werden und der Bau dieser Geräte besonders in Deutschland stark vertreten ist.

Leuchtkraft fluoreszierender Farbstoffe lässt sich jetzt erhöhen
Prof. Konstantin A. Lukyanov von der Russischen Akademie der Wissenschaften in Moskau berichtete auf dem Berliner Symposium, dass jetzt so genannte lichtaktivierbare fluoreszierende Farbstoffe (engl. Abk: PAFPs) entwickelt werden konnten, deren Leuchtkraft "drastisch" erhöht werden kann, wenn die damit markierte Zelle oder Zellstruktur mit Licht einer bestimmten Wellenlänge bestrahlt wird. Damit sei es noch besser als bisher möglich, lebende Zellen, Organellen und Proteine "optisch" zu markieren und zu beobachten.

Erstmals sei es auch gelungen, so Prof. Lukyanov weiter, ein so genanntes phototoxisches fluoreszierendes Protein auf der Basis eines Quallenproteins zu entwickeln und es gezielt einzusetzen. Bisher schätzten Forscher solche Proteine nicht sehr, da sie den unerwünschten Nebeneffekt hatten, ihre Proben zu zerstören. Genau diese Fähigkeit will sich Prof. Lukyanov jedoch zunutze machen. "Jetzt eröffnet sich die Möglichkeit, Zellen, die mit diesem Protein markiert sind, gezielt mit Licht einer bestimmten Wellenlänge zu zerstören und bestimmte Proteine zu inaktivieren", sagte er. "Vorausgesetzt es gelingt, das Protein mit Hilfe viraler Vektoren direkt in solide Tumoren einzubringen, können Tumorzellen mit Licht zerstört werden". Doch noch steht die Forschung mit phototoxischen Proteinen ganz am Anfang.

Pressestelle
Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch
Barbara Bachtler
Robert-Rössle-Straße 10
13125 Berlin
Tel.: 0049/30/94 06 - 38 96
Fax: 0049/30/94 06 - 38 33
e-mail: presse@mdc-berlin.de

Barbara Bachtler | idw
Weitere Informationen:
http://www.mdc-berlin.de/ueber_das_mdc/presse/index.htm

Weitere Berichte zu: Farbstoff Lichtmikroskopie Millimeter Nanometer Protein Wellenlänge

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Der Evolutionsvorteil der Strandschnecke
28.03.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Mobile Goldfinger
28.03.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Von Agenten, Algorithmen und unbeliebten Wochentagen

28.03.2017 | Unternehmensmeldung

Hannover Messe: Elektrische Maschinen in neuen Dimensionen

28.03.2017 | HANNOVER MESSE

Dimethylfumarat – eine neue Behandlungsoption für Lymphome

28.03.2017 | Medizin Gesundheit