Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ultramikroskop lüftet Geheimnisse - Einblicke in die Entwicklungsgenetik der Fruchtfliege

12.04.2012
Wir kennen sie als ungeliebten Gast in unseren Obstschüsseln: Die Fruchtfliege, Drosophila melanogaster, ist eines der wichtigsten Versuchstiere für die Genetik. Mit Hilfe eines Ultramikroskops der TU Wien wurden die Flugmuskeln der Drosophila nun genau erforscht. Dabei wurde ein genetischer Schalter entdeckt, der über den Muskeltyp entscheidet.

Durch ein bestimmtes Protein lassen sich Gene ein- und ausschalten, die für einen faserartigen Muskeltyp verantwortlich sind – und genau diesen Muskeltyp braucht Drosophila zum Fliegen. „Unsere Mikroskopiermethode erlaubt es, in kurzer Zeit viele verschiedene Fliegen zu untersuchen – und zwar dreidimensional, mit sehr guter Auflösung“, berichtet Nina Jährling vom Institut für Festkörperelektronik (Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik).

Die Bilder, die dabei entstehen, sind eine wichtige Arbeitsgrundlage für Biologen, die sichtbare Unterschiede im Muskelgewebe dann mit genetischen Veränderungen in Verbindung bringen können. Eine ganze Reihe von Forschungsinstituten war mit den biologischen und biochemischen Aspekten dieses Projekts befasst: Das Max-Planck-Institut für Biochemie (Martinsried, Deutschland, Arbeitsgruppe „Muscle Dynamics“ unter Frank Schnorrer), die Friedrich-Alexander-Universität in Erlangen-Nürnberg und das Institut für Molekulare Pathologie (IMP, Wien).

Nina Jährling und Professor Hans-Ulrich Dodt, der Leiter des Lehrstuhls für Bioelektronik an der TU Wien, arbeiten außerdem eng mit der Medizinischen Universität Wien zusammen. An der TU Wien wurden die Fliegen Schicht für Schicht mit Laserlicht durchleuchtet. Das Fliegen-Gewebe beginnt dabei zu fluoreszieren, und das dadurch ausgesandte Licht kann aufgezeichnet und am Computer zu einem 3D-Modell zusammengesetzt werden.

Die Ultramikroskopie-Technik nutzt das Prinzip der Fluoreszenz: Gewisse Substanzen senden Licht aus, wenn sie mit Licht einer bestimmten Wellenlänge bestrahlt werden. Viele biologische Gewebe fluoreszieren bis zu einem gewissen Grad auf ganz natürliche Weise (das bezeichnet man als Autofluoreszenz). Soll ein ganz bestimmtes biologisches Gewebe untersucht werden, kann man spezielle Tiermodelle verwenden, deren Genom ein Gen für ein fluoreszierendes Protein trägt. Auch fluoreszierende Antikörper oder ganz bestimmte Proteine (Lektine) kann man spezifisch an bestimmte Zielmoleküle andocken lassen. Damit werden die gesuchten Strukturen optisch sichtbar.

Ein derart fluoreszierendes Gewebe kann dann Schicht für Schicht mit Laserstrahlen seitlich durchleuchtet werden. Nur in der dünnen beleuchteten Schicht wird Fluoreszenz angeregt. Aus den Einzelbildern der einzelnen Schichten entsteht dann am Computer eine dreidimensionale Rekonstruktion – mit einer Detailtiefe wie es etwa für Computertomographen unerreichbar wäre. Mit herkömmlichen Methoden musste man relativ große Gewebestrukturen vorher mechanisch in Scheiben schneiden und nacheinander untersuchen.

Die Laserstrahlen hingegen dringen ins Gewebe ein, ohne es zu zerstören. Die Idee dafür stammt vom MPI für Psychiatrie in München, wo Nina Jährling früher tätig war. Nun wird das Ultramikroskop auch in Wien weiterentwickelt und in der Praxis erprobt. Das durchleuchtete Gewebe sollte möglichst lichtdurchlässig sein. Die Proben werden daher vor der Untersuchung entwässert und in Lösungen eingelegt, die ganz ähnliche optische Eigenschaften haben wie das Gewebe selbst – dadurch wird die Probe beinahe transparent. Nina Jährling führte Versuchsreihen zu neuen Entwässerungs- und Klärungstechniken durch, die in ein TU-Patent miteingingen.

Wenn ein Gen, das für einen bestimmten Muskeltyp verantwortlich ist, in zwei verschiedenen Fliegen in der selben Form vorkommt, dann bedeutet das noch lange nicht, dass beide Fliegen denselben Muskeltyp entwickeln. Ein spezielles Protein – der Transkriptionsfaktor Salm – entscheidet darüber, ob die entsprechenden Gene aktiviert werden oder nicht. Zerstört man diesen Transkriptionsfaktor, dann bilden die Fliegen den notwendigen Muskeltyp nicht aus und können daher nicht fliegen. Besonders interessant ist das deshalb, weil auch das menschliche Herz ähnliche Muskeltypen aufweist. Es ist daher denkbar, dass gewisse Herz-Abnormalitäten bei Menschen oder Tieren einen ähnlichen biochemischen Hintergrund haben.

Dr. Florian Aigner
Büro für Öffentlichkeitsarbeit
Technische Universität Wien
Operngasse 11, 1040 Wien
T: +43-1-58801-41027
florian.aigner@tuwien.ac.at

| LABO
Weitere Informationen:
http://www.labo.de/mikroskopie/Ultramikroskop-lueftet-Geheimnisse.htm

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Smartphones im Kampf gegen die Blindheit
18.10.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Mehr Patientensicherheit: Neue Testmethoden für die Eignung von Implantaten für MRT-Untersuchungen
11.10.2017 | Ostbayerische Technische Hochschule Amberg-Weiden

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

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...

Im Focus: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mobilität 4.0: Konferenz an der Jacobs University

18.10.2017 | Veranstaltungen

Smart MES 2017: die Fertigung der Zukunft

18.10.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

18.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Biokunststoffe könnten auch in Traktoren die Richtung angeben

18.10.2017 | Messenachrichten

»ILIGHTS«-Studie gestartet: Licht soll Wohlbefinden von Schichtarbeitern verbessern

18.10.2017 | Energie und Elektrotechnik