Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Big Brother für Einzelzellen

15.12.2008
Auch Zellen sind Individuen. Wahrscheinlich jedenfalls, denn eindeutig beweisen ließ sich das bisher noch nicht.

Einzeln waren die kleinsten Lebensbausteine nämlich nur schwer zu erwischen, darum waren Aussagen über die Funktionsweise von Zellen rein statistischer Natur. Wissenschaftler vom ISAS - Institute for Analytical Sciences und von der Technischen Universität Dortmund haben jetzt einen Mikrochip entwickelt, mit dem sich erstmals einzelne Zellen nicht nur isolieren, sondern auch über einen längeren Zeitraum beobachten lassen.

In Hendrik Kortmanns Einkaufskorb war in den letzten zwei Jahren häufig Backhefe zu finden. Nicht weil der 29-jährige Dortmunder so gerne Christstollen isst, sondern weil die Backzutat praktischerweise aus "Versuchskaninchen" für seine Forschung besteht: Hefezellen dienen in der Biologie als Modellorganismen für die verschiedensten Untersuchungen. Kortmann ist Doktorand am Institute for Analytical Sciences (ISAS) und hat den "Big Brother" für Zellen im Rahmen seiner Dissertation mitentwickelt.

Unter dem Mikroskop lassen sich schon jetzt einzelne Zellen sichtbar machen, allerdings nützt das nicht viel, denn sie sehen alle gleich aus. "Aber das tun eineiige Zwillinge im Prinzip auch und doch reagieren sie in der gleichen Situation nicht immer gleich", erläutert Kortmann. "Wir möchten wissen, ob das bei Zellen genau so ist." Dazu reicht es nicht, Momentaufnahmen per Mikroskop zu machen. Die einzelnen Zellen müssen über eine gewisse Zeit am Leben erhalten werden, um ihre Reaktionen auf bestimmte Ereignisse beobachten zu können. Die Apparatur dafür hat der Biotechnologe auf einem Mikrochip installiert. Ein elektromagnetisches Feld fängt die Zelle ein und sorgt dafür, dass sie nicht entwischen kann. Damit sie sich in ihrem Gefängnis auch wohlfühlt, sorgt ein ausgeklügelter Heizmechanismus für konstante Temperaturen. Zum dem von Kortmann entwickelten Minilabor gehört darüber hinaus noch eine geeignete Trägerlösung, die die Zelle am Leben erhalten muss, aber die Temperatur so wenig wie möglich beeinflussen darf.

"Eine solche Technologie zur gezielten Einzelzell-Untersuchung hat es noch nie gegeben", erklärt Andreas Schmid, Professor am ISAS und Kortmanns Doktorvater. "Nach der Veröffentlichung in wissenschaftlichen Fachzeitschriften sind wir damit weltweit auf großes Interesse gestoßen", so der Biochemiker. Schmid hat das Projekt zur Einzelzell-Analyse auf den Weg gebracht und sieht vielfältige Verwendungssmöglichkeiten, sowohl in der Grundlagen- als auch in der anwendungsorientierten Forschung. Bisher beruhten biologische Erkenntnisse auf Untersuchungen von Zellkulturen, die aus bis zu Milliarden Zellen bestehen - die Ergebnisse bestanden aus reiner Statistik. Mit der neuen Technologie lässt sich jedoch messen, ob einzelne Zellen resistent auf pharmazeutische Wirkstoffe reagieren und andere nicht. Oder ob es Zellen mit bestimmten Eigenschaften gibt, die - als Mini-Reaktoren - zukünftige Biokraftstoffe wie Ethanol oder Butanol effektiver als andere erzeugen können. "Und vom ganz Kleinen lässt sich ja manchmal auch auf das ganz Große schließen", ergänzt Schmid, "wenn wir einzelne Zellen als die winzigsten Bausteine des Lebens individuell untersuchen können, entdecken wir vielleicht auch einen Grund für unsere eigene Individualität."

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

Ein besonders großes Anwendungspotential der neuen Technologie liegt vermutlich auch im Bereich der synthetischen Biologie.

Bewegte Bilder: Vom Einfangen der Hefezellen und deren Vermehrung auf dem Chip gibt es Videomitschnitte

Beteiligt am Projekt:
Prof. Dr. Andreas Schmid (ISAS, TU Dortmund): Koordinator
Dr.-Ing. Lars Blank (TU Dortmund): Gruppenleiter
Dipl.-Biotech. Hendrik Kortmann (ISAS): Dissertation, Durchführung der Versuche
Prof. Dr.-Ing. Eugeny Kenig (TU Dortmund, jetzt Uni Paderborn): Gruppenleiter Computersimulationen
Dipl.-Ing. Paris Chasanis (TU Dortmund, jetzt Uni Paderborn): Computersimulationen des Chips

PD Dr. Joachim Franzke (ISAS): Mitentwicklung der Temperierung

Publikationen:
o Kortmann H., Chasanis P., Blank L. M., Franzke J., Kenig E. Y. and Schmid A. (2008)
The envirostat - A new bioreactor concept.
Lab-on-a-Chip
DOI 10.1039/b809150a
o Kortmann H., Blank L. M. and Schmid A. (2008)
Single cell analysis reveals unexpected growth phenotype of S. cerevisiae.
Cytometry: Part A
10.1002/cyto.a.20684

Uta Deinet | idw
Weitere Informationen:
http://www.isas.de
http://www.rsc.org/Publishing/Journals/LC/article.asp?doi=b809150a
http://www3.interscience.wiley.com/journal/121543287/abstract

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Einzelne Proteine bei der Arbeit beobachten
08.12.2016 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Herz-Bindegewebe unter Strom
08.12.2016 | Universitäts-Herzzentrum Freiburg - Bad Krozingen

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: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einzelne Proteine bei der Arbeit beobachten

08.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Intelligente Filter für innovative Leichtbaukonstruktionen

08.12.2016 | Messenachrichten

Seminar: Ströme und Spannungen bedarfsgerecht schalten!

08.12.2016 | Seminare Workshops