Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Einzel-Zellen gesucht

26.10.2006
Auch Zellen sind Individuen. Wahrscheinlich jedenfalls, denn eindeutig beweisen lässt sich das noch nicht, einzeln sind die kleinsten Lebensbausteine nämlich nur schwer zu erwischen.

Bisher waren Aussagen über die Funktionsweise von Zellen rein statistischer Natur, doch Wissenschaftler vom ISAS - Institute for Analytical Sciences und von der Universität Dortmund wollen das jetzt ändern: In einem gemeinsamen Projekt mit dem Namen ICA begeben sie sich auf die Suche nach der individuellen "Persönlichkeit" von Zellen.

Auf die Spur der spezifischen Zell-Eigenheiten sollen zwei sehr unterschiedliche Zellarten führen. Die erste ist ganz einfach zu beschaffen, es gibt sie kostengünstig in Form von ganz normaler Backhefe in jedem Supermarkt zu kaufen: Hefezellen. Nachdem es einer Arbeitsgruppe vom ISAS bereits gelungen ist, einzelne von ihnen mit Hilfe eines Mikrochips einzufangen, will Andreas Schmid von der Uni Dortmund nun herausfinden, ob die Winzlinge auf gleiche Bedingungen unterschiedlich reagieren, etwa wenn ein Nährstoff zugeführt oder die Temperatur erhöht wird. "Wenn es einen Unterschied zwischen zwei Zellen der gleichen Art gibt, zeigt er sich im Stoffwechsel", erklärt der Professor für Biotechnik. "Die Hefezellen sind dabei für uns mustergültige Studienobjekte, denn durch ihre sehr simple Struktur lässt sich der Stoffwechsel verhältnismäßig leicht untersuchen."

Es ist jedoch nicht die reine wissenschaftliche Neugier, die die Forscher antreibt. Zellen sind Minifabriken, das heißt sie können ganz von selbst - ohne teure Apparaturen - Wert- oder Wirkstoffe erzeugen, Stichwort Weiße Biotechnologie. Im Fall der Hefezellen ist es Ethanol, und das ist nicht nur für die Wissenschaft interessant, sondern auch für die Lieferanten erneuerbarer Energien. Denn der durch natürliche Prozesse gewonnene Alkohol, auch Bioethanol genannt, gilt als Kraftstoff der Zukunft. Wenn die Wissenschaftler also feststellen, dass aufgrund genetischer Unterschiede Hefezelle A mehr oder schneller Ethanol produzieren kann, als Hefezelle B, dann könnten in Zukunft nur noch Zellen mit den "richtigen" Genen zur Rohstoffgewinnung eingesetzt werden. "Das ist unser eigentliches Ziel", unterstreicht Andreas Schmid, "wir wollen die Produktion von Wert- oder Wirkstoffen effizienter und kostengünstiger machen."

... mehr zu:
»Biomarker »Hefezelle »Wirkstoff »Zellart

Zunächst jedoch müssen die an ICA beteiligten Ingenieure, Biologen, Chemiker und Physiker geeignete Geräte und Techniken zum behutsamen Einfangen und Analysieren der Zellen entwickeln. Denn die empfindlichen Winzlinge sollen gar nicht merken, dass sie unter Beobachtung stehen, das heißt, sie dürfen nicht ge- oder gar zerstört werden. Ist das gelungen, machen sich die Bioinformatiker von der Uni Dortmund ans Werk. Sie haben die schwierige Aufgabe, aus der Unmenge von gemessenen Einzeldaten die relevanten herauszufiltern und charakteristische Größen zu identifizieren, um damit schließlich die zugrunde liegenden Prozesse deutlich zu machen.

Nach erfolgreichem Hefezellen-Eignungstest sollen die neu entwickelten Verfahren bei komplexeren Zellarten wie pflanzlichen oder menschlichen Zellen zum Einsatz kommen. So auch bei der zweiten im Projekt verwendeten Zellart, den Darmkrebszellen. Das ISAS besitzt einen Stamm davon; der Aufbau der Zellen ist jedoch komplizierter, das Einfangen einzelner Zellen wird schwieriger sein. Und zuvor müssen die Wissenschaftler eine fast noch kniffligere Aufgabe lösen: Die Zellkulturen müssen synchronisiert werden, das heißt, alle zu untersuchenden Zellen sollen sich zu einem bestimmten Zeitpunkt im gleichen Stadium befinden. Denn nur so lässt sich herausfinden, ob die Krebszellen in ihren Stoffwechselvorgängen sogenannte Biomarker produzieren. Das sind bestimmte Substanzen, mit deren Hilfe sich der Krebs beim Menschen diagnostizieren lassen könnte. "Wenn wir wirklich eindeutige Biomarker finden, könnte in Zukunft ein wenig Blutserum aus der möglicherweise betroffenen Körperregion für eine zuverlässige Diagnose schon reichen", erläutert Projektkoordinator Roland Hergenröder vom ISAS.

Doch egal ob effizientere Herstellung von Wirkstoffen oder einfachere Krebsdiagnose per Biomarker, das alles ist noch absolute Zukunftsmusik. "Bis dahin wird es noch einige Jahre dauern, denn was wir jetzt machen, ist reine Grundlagenforschung", hebt Hergenröder hervor. Die Hefe- und Krebszellen werden dabei stellvertretend für andere Zellen verwendet. "Wir wollen an ihnen testen, ob es grundsätzlich möglich ist, einzelne Zellen zu fangen und zuverlässig zu untersuchen."

Hintergrundinfos:

Biologische Erkenntnisse über die Funktionsweise von Zellen beruhten bisher auf Untersuchungen von Zellkulturen, die aus bis zu Milliarden Zellen bestehen. Das Resultat ist nur ein Durchschnittswert, der sich zwar auf einzelne Zellen herunter rechnen lässt, doch das Ergebnis ist rein statistischer Natur. Wer jedoch wissen will, ob sich eine bestimmte Zelle in einer bestimmten Situation anders verhält als die anderen, hatte bisher keine Möglichkeit das herauszufinden.

Das Projekt wird finanziert vom Pakt für Forschung und Innovation, dem gemeinsamen Förderungsprogramm von Bund und Ländern.

ICA = Integrated Cell Analysis

Das ISAS - Institute for Analytical Sciences ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

Uta Deinet | idw
Weitere Informationen:
http://www.isas.de
http://www.bci.uni-dortmund.de/chem-tech/de/index.html

Weitere Berichte zu: Biomarker Hefezelle Wirkstoff Zellart

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Nose2Brain – Effizientere Therapie von Multipler Sklerose
26.04.2017 | Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB

nachricht Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität
25.04.2017 | Universität Bielefeld

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: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

200 Weltneuheiten beim Innovationstag Mittelstand in Berlin

26.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal mit neuer Push-in-Leiteranschlussklemme - Kontakte im Handumdrehen

26.04.2017 | HANNOVER MESSE

Plastik – nicht nur Müll

26.04.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Seminar zu Einblicken in die unterschiedlichen Ebenen des 3D-Druckens und wirtschaftlichen Nutzungsmöglichkeiten - 2017

26.04.2017 | Seminare Workshops