Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Durchsichtiger „MitoFish“ eröffnet neue Einblicke in neurologische Erkrankungen

06.12.2012
In einem neuen Modellsystem können Prozesse, die bei der Entstehung der Alzheimer-Krankheit und bei anderen neurodegenerativen Erkrankungen eine Rolle spielen, besser untersucht werden. Es könnte zudem Ansatzpunkte für neue wirksame Medikamente bieten.
Der Zebrafisch, der in seinen frühen Lebensphasen durchsichtig ist, ermöglicht hier neue Einblicke. Münchner Forscher entwickelten mit dem transgenen „MitoFish“ ein Modellsystem, in dem sie innerhalb einzelner Neuronen am lebenden Tier beobachten können, wie der Transport von Mitochondrien, den Kraftwerken der Zelle, bei Gehirnerkrankungen beeinträchtigt wird.

Neurodegenerative Erkrankungen wie die Alzheimer-Erkrankung, Parkinson, ALS (Amyotrophe Lateralsklerose) und MS (Multiple Sklerose) zeigen ganz verschiedene Symptome, und unterscheiden sich in ihrem Verlauf. Auf der Ebene einzelner Neuronen jedoch, kann man bei einer Vielzahl degenerativer Erkrankungen gemeinsame Mechanismen beobachten. Beispielsweise ist eine Beeinträchtigung des Transportes von Mitochondrien in Nervenfasern ein weit verbreitetes Phänomen, das den Abbau von Nervenzellen beschleunigen könnte. Mitochondrien sind essentielle Organellen, die Zellen die notwendige Energie liefern, aber auch andere wichtige Aspekte des zellulären Verhaltens regulieren.
Gerade in Nervenzellen, die besonders viel Energie verbrauchen, müssen auch lange Fortsätze, die Axone, mit Energie und daher mit Mitochondrien versorgt werden. Erste Erkenntnisse zum Transport von Mitochondrien bei neurodegenerativer Erkrankungen stammen vor allem aus Mausmodellen. Die Beobachtung von mitochondrialem Transport in Zebrafischen und die Entwicklung eines weiteren Tiermodells — des MitoFish — zur Untersuchung von Mitochondrien, eröffnen jetzt neue Möglichkeiten.

Das neue Modell wurde gemeinsam von Prof. Dr. Thomas Misgeld und Dr. Bettina Schmid entwickelt. Misgeld hat den Lehrstuhl für Biomolekulare Sensoren an der Technischen Universität München inne. Schmid leitet eine Forschergruppe am Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) in Kooperation mit Prof. Christian Haass, Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU). „Diese Zusammenarbeit hat uns Zugang zu einem Modellsystem gegeben, in dem wir versuchen können, den Lebenszyklus bestimmter Zellorganellen – in diesem Fall der Mitochondrien – direkt in einer lebenden Zelle, die sich in ihrer physiologischen Umgebung entwickelt, zu studieren“, sagt Misgeld. „Viele Aspekte der Organellenbiologie verstehen wir nicht gut genug, um sie in anderen, einfacheren Systemen nachzustellen, sodass wir einfach den Zebrafisch nutzen, der dies quasi für uns erledigt.“

Der MitoFish kann als Tiermodell einfach manipuliert werden. Dieser Umstand ermöglicht es den Forschern, spezielle Fragestellungen zu behandeln. Da die Fische im wahrsten Sinne des Wortes transparent sind, können die für Krankheitsprozesse relevanten Veränderungen in nichtinvasiven Studien untersucht werden. In diesem Modellsystem kann man den Mitochondrientransport innerhalb von intakten, lebenden Neuronen in vivo beobachten. „Der Zebrafisch ist ein etabliertes Modell in der Genetik“, erläutert Schmid: „Das bedeutet, dass wir fremde Gene oder spezifische Proteine in diese Fische einbringen können und damit verschiedene Hypothesen zur Grundlagenforschung, zur Entstehung von Erkrankungen oder auch zu potenziellen Therapien testen können. Weil die Fische in der frühen Embryonalphase durchsichtig sind, kann man einzelne Nervenzellen mit fluoreszierenden Proteinen markieren und sie dann am intakten, lebenden Tier beobachten.“

Die Forscher betonen, dass diese neuen Einblicke in neurodegenerative Erkrankungen ohne das komplementäre Fachwissen beider Kooperationspartner nicht möglich gewesen wären: Die Arbeitsgruppe von Misgeld beschäftigte sich mit der Bildgebung und Analyse des Organellen-transports, während das Labor von Schmid den transgenen „MitoFish“ und Zebrafisch Krankheitsmodelle entwickelte, die stabil genug für Langzeitstudien sind. Die Erstautoren der Publikation im Journal of Neuroscience sind Gabriela Pluciñska (TUM) und Dominik Paquet (LMU). Misgeld und Schmid, die beiden Leiter dieses Projekts, sind durch Mitgliedschaft im neuen medizinischen Exzellenzcluster SyNergy (Munich Cluster for Systems Neurology) verbunden, sowie im DZNE und im Exzellenzcluster CIPSM.

„Im Gespräch haben wir festgestellt“, erinnert sich Misgeld, „dass dies perfekt zusammenpassen würde – dass Bettina Schmid Fragestellungen bearbeitet, in denen die Art von Transportstudien, an denen ich interessiert war, von Bedeutung sein könnten, und dass sie all die Methoden zur Hand hatte, die nötig waren, um unsere Pläne umzusetzen.“

Die treibende Kraft dahinter sei es, so die Wissenschaftler, die Entstehung der Alzheimer-Krankheit und weiterer Erkrankungen des zentralen Nervensystems besser zu verstehen, um damit die Suche nach neuen Therapien in die richtige Richtung zu lenken. „Wir müssen erst verstehen, wie eine Maschine funktioniert, bevor wir sie bedienen können“, erläutert Schmid und fügt hinzu: „In der modernen Biologie werden derart komplexe Technologien eingesetzt, dass ein einzelnes Labor unmöglich alle notwendigen Sachkenntnise in der nötigen Breite und Tiefe abdecken kann.“

Diese Arbeit wurde unterstützt durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) über den SFB 596 (Molekulare Mechanismen der Neurodegeneration), das TUM Institute for Advanced Study, die Exzellenzcluster SyNergy (Munich Cluster for Systems Neurology) und CIPSM (Center for Integrated Protein Science Munich); das 7. Forschungsrahmenprogramm der EU (FP7/2007-2013) unter der Grant-Nummer 200611 (MEMOSAD) und durch die Alexander von Humboldt-Stiftung.

Originalpublikation:

Gabriela Plucinska, Dominik Paquet, Alexander Hruscha, Leanne Godinho, Christian Haass, Bettina Schmid, and Thomas Misgeld. In Vivo Imaging of Disease-Related Mitochondrial Dynamics in a Vertebrate Model System. The Journal of Neuroscience, 32(46):16203-16212.
DOI:10.1523/JNEUROSCI.1327-12.2012.

Kontakt:

Prof. Thomas Misgeld
Technische Universität München
Chair for Biomolecular Sensors / Institute of Neuroscience
Biedersteinerstr. 29, 80802 Munich, Germany
Tel: +49 (0)89 4140 3512
E-mail: thomas.misgeld@lrz.tum.de
Web: http://www.misgeld-lab.me.tum.de/new/

Dr. Bettina Schmid
Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) Munich
LMU Munich
Adolf Butenandt Institute / Metabolic Biochemistry
Schillerstr. 44, 80336 Munich, Germany
Tel: +49 (0)89 2180 75451
E-mail: beschmid@med.uni-muenchen.de
Web: http://www.biochemie.abi.med.uni-muenchen.de/haass/zebrafish/index.html

Die Technische Universität München (TUM) ist mit rund 480 Professorinnen und Professoren, 9.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern und 32.000 Studierenden eine der führenden technischen Universitäten Europas. Ihre Schwerpunktfelder sind die Ingenieurwissenschaften, Naturwissenschaften, Lebenswissenschaften, Medizin und Wirtschaftswissenschaften. Nach zahlreichen Auszeichnungen wurde sie 2006 und 2012 vom Wissenschaftsrat und der Deutschen Forschungsgemeinschaft zur Exzellenzuniversität gewählt. In nationalen und internationalen Vergleichsstudien rangiert die TUM jeweils unter den besten Universitäten Deutschlands. Die TUM ist dem Leitbild einer forschungsstarken, unternehmerischen Universität verpflichtet. Weltweit ist die TUM mit einem Forschungscampus in Singapur sowie Niederlassungen in Peking (China), Boston (USA), Brüssel (Belgien), Kairo (Ägypten), Mumbai (Indien) und Sao Paulo (Brasilien) vertreten.

Dr. Ulrich Marsch | Technische Universität München
Weitere Informationen:
http://www.tum.de
http://www.misgeld-lab.me.tum.de/new/
http://www.biochemie.abi.med.uni-muenchen.de/haass/zebrafish/index.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Röntgenlaser enthüllt Struktur von Blutdruckregler
24.04.2015 | Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY

nachricht Bei Heuschnupfen verhindert Vorbeugen das Schlimmste
23.04.2015 | Deutsche Ophthalmologische Gesellschaft

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Elektromobilität: Ultraleichtes Kraftpaket für das elektrische Fliegen

Siemens hat einen einzigartigen Elektromotor entwickelt, der hohe Leistung mit einem minimalen Gewicht kombiniert. Durch konsequente Optimierung aller Komponenten stellt der neue Antrieb in seiner Klasse einen Weltrekord beim Leistungsgewicht auf. Dadurch kommt der routinemäßige Einsatz von elektrisch angetriebenen Flugzeugen oder Helikoptern einen großen Schritt näher.

Manchmal lässt sich eine technische Revolution ganz knapp in einer einzigen Zahl zusammenfassen. In diesem Fall lautet sie: fünf Kilowatt pro Kilogramm – das...

Im Focus: Fast and Accurate 3-D Imaging Technique to Track Optically-Trapped Particles

KAIST researchers published an article on the development of a novel technique to precisely track the 3-D positions of optically-trapped particles having complicated geometry in high speed in the April 2015 issue of Optica.

Daejeon, Republic of Korea, April 23, 2015--Optical tweezers have been used as an invaluable tool for exerting micro-scale force on microscopic particles and...

Im Focus: Von Innen nach Außen: Rätsel der galaktischen Scheiben gelöst

Ein Team von Astronomen unter der Leitung von Ivan Minchev, Wissenschaftler am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP), hat mithilfe hochmoderner theoretischer Modelle das Rätsel um die Entwicklung der Galaxienscheiben gelöst. Die jetzt veröffentlichte Studie zeigt, dass sich Sternpopulationen gleichen Alters durch Galaxienkollisionen nach außen hin ausweiten. Ähnlich wie die Blüten einer Rose reichern sich diese Populationen schichtweise in der Galaxie an und formen so allmählich die dicke Scheibe.

„Wir können nun zum ersten Mal zeigen, dass dicke Scheiben nicht nur aus alten Sterngenerationen bestehen, sondern – in einem größeren Abstand zum...

Im Focus: NOAA, Tulane identify second possible specimen of 'pocket shark' ever found

Pocket sharks are among the world's rarest finds

A very small and rare species of shark is swimming its way through scientific literature. But don't worry, the chances of this inches-long vertebrate biting...

Im Focus: Morbus Crohn: neuer Entstehungsmechanismus entschlüsselt

Bakteriengemeinschaften verursachen Darmentzündung

Morbus Crohn zählt zu den chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (CED). Bei der Krankheit spielt die genetische Veranlagung eine Rolle - und offenbar auch...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationale Familienunternehmensforschung

24.04.2015 | Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie am 29. April 2015

24.04.2015 | Veranstaltungen

Wirtschaftsempfang 2015: WissensRÄUME

24.04.2015 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Simulation und virtuelle Welten: Virtueller Messerundgang mit dem Smartphone

24.04.2015 | Informationstechnologie

Elektromobilität: Ultraleichtes Kraftpaket für das elektrische Fliegen

24.04.2015 | Energie und Elektrotechnik

Siemens integriert Sitop-Stromversorgung in Prozessleitsystem Simatic PCS 7

24.04.2015 | Messenachrichten