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 Designerviren stacheln Immunabwehr gegen Krebszellen an
26.05.2017 | Universität Basel

nachricht Wachstumsmechanismus der Pilze entschlüsselt
26.05.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

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: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften