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 Aufräumen? Nicht ohne Helfer
19.10.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Einzelne Rezeptoren auf der Arbeit
19.10.2017 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

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: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Aufräumen? Nicht ohne Helfer

19.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Biotinte für den Druck gewebeähnlicher Strukturen

19.10.2017 | Materialwissenschaften

Forscher studieren molekulare Konversion auf einer Zeitskala von wenigen Femtosekunden

19.10.2017 | Physik Astronomie