Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Lebende Zellen manipulieren, ohne sie zu zerstören

18.07.2002


Forscher der Universität Jena entwickeln neue Lasertechnik für gezielten DNA-Transfer

DNA von einer Zelle in eine andere zu transferieren, ist nicht nur Grundlage des Klonens und von künstlicher Befruchtung. Seit Jahren versuchen Mediziner und Biotechnologen weltweit, neue Techniken zur Modifikation der Erbinformation zu etablieren. Damit sollen Gentherapien und ähnliche biotechnologische Veränderungen durchgeführt werden. Wie ein solcher Gentransfer mit Hilfe eines spezifischen Lasers gekoppelt mit einem Multi-Photonen-Mikroskop durchgeführt werden kann, ohne die lebende Zelle zu schädigen, haben jetzt Forscher der Friedrich-Schiller-Universität Jena vorgestellt. Dr. Uday K. Tirlapur und PD Dr. Karsten König vom Zentrum für Lasermikroskopie des Jenaer Uni-Klinikums beschreiben dies in ihrem Beitrag "Gezielte DNA-Übertragung durch Femtosekundenlaser" (Targeted transfection by femtosecond laser), der heute (18.07.) in der neuesten Ausgabe der international renommierten Fachzeitschrift "Nature" (Vol. 418, S. 290-291) erscheint.

König und Tirlapur aus dem Uni-Institut für Anatomie II haben bei ihren Forschungen ermittelt, wie fremde DNA-Stücke in eine lebende Säugetierzelle eingesetzt werden können, ohne diese zu zerstören. Die Zellen entwickelten sich in Mikroskop-Zellkammern, in denen die Versuche durchgeführt wurden, normal weiter. Das Innovative an der Jenaer Methode: Die Wissenschaftler benutzten einen Nahen Infraroten (NIR) Femtosekundenlaser mit einer Wellenlänge von 800 Nanometer. Dieser NIR-Laser schneidet in die Zellhaut für den Bruchteil einer Sekunde (16 Millisekunden) ein kleines Loch, das sich kurz danach von selber wieder schließt. Durch diese Perforation gelangen die DNA-Fragmente in die Zelle und lagern sich an der vorbestimmten Stelle an.

Die Zelle wird dann programmiert, bestimmte neue Proteine zu produzieren. Gezeigt wird dies von Tirlapur und König durch den Einsatz eines EGFP-Gens, welches ein grün fluoreszierendes Protein kodiert. Dieses bereits bekannte "Reporter-Gen", das nach Kontakt mit Licht grün leuchtet, führt die Forscher durch seinen Farbwechsel zur richtigen Stelle und beweist den Erfolg des DNA-Transfers. "Unser Laserverfahren ist besser als die bisher eingesetzten Nanosekunden-gepulsten UV-Laser-Techniken", sagt Dr. Tirlapur selbstbewusst, "da die Zelle weder im Wachstum noch in der sonstigen Entwicklung gestört wird." Auch den Einsatz des Femtosekundenlasers hält der gebürtige Inder, der seit fünf Jahren an der Universität Jena arbeitet, für die beste Technik, da die Überlebensrate der manipulierten Zellen beim Einsatz anderer Laser deutlich geringer ist.

Noch müssen die Jenaer Wissenschaftler allerdings individuell ansetzen. Doch gemeinsam mit der Jenaer Hightech-Firma "JenLab GmbH" arbeiten die Uni-Forscher an einer Automatisierung des Systems. Das würde es ermöglichen, in kurzer Zeit große Zellzahlen zu transferieren.

Dafür existiert ein riesiger Markt, denn die Einsatzmöglichkeiten der neuen Technik sind vielfältig: in der Zell- und Molekularbiologie ebenso wie bei der Entwicklung neuer Impfstoffe, in der Gentherapie und der Dermatologie. Gerade Störungen der Haut könnten in Zukunft durch eine Gentherapie mit der Jenaer Technik behandelt werden. Und auch für Stammzelltherapien kann das Verfahren eingesetzt werden. Dann lassen sich bewusst - sogar erwachsene (adulte) - Stammzellen in verschiedene Zelltypen differenzieren. Aber bis zum Einsatz in der Medizin "sind größere Anstrengungen und finanzielle Mittel notwendig", sagt Dr. König. "Daher wird es noch eine Weile dauern", weist Dr. Tirlapur auf den Forschungsstatus ihrer Arbeit hin. Die beiden Forscher wollen die Methode zudem in Zukunft auch für den Pflanzenbereich modifizieren und für die Entwicklung funktioneller Lebensmittel einsetzen.

Doch zunächst ist Dr. Tirlapur damit beschäftigt, die zahlreichen Journalisten- und Kollegenanfragen aus der ganzen Welt zu beantworten. Die Flasche Champagner wird außerdem noch eine Weile auf ihr Öffnen warten müssen, bis Karsten König von einem Forschungsaufenthalt aus den USA zurückgekehrt ist, wo er erfreut die Nachricht von der Veröffentlichung des Nature-Beitrags erhalten hat.

Kontakt: PD Dr. Karsten König Leiter Zentrum für Lasermikroskopie E-Mail: kkoe@mti-n.uni-jena.de Dr. Uday K. Tirlapur E-Mail: utir@mti-n.uni-jena.de

Axel Burchardt | idw

Weitere Berichte zu: Femtosekundenlaser Laser Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Neues Testverfahren für Photovoltaikwafer als DIN SPEC
26.06.2017 | Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig

nachricht Ausweg aus dem Chrom-Verbot
30.05.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Future Security Conference 2017 in Nürnberg - Call for Papers bis 31. Juli

26.06.2017 | Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Digital Mobility“– 48 Mio. Euro für die Entwicklung des digitalen Fahrzeuges

26.06.2017 | Förderungen Preise

Fahrerlose Transportfahrzeuge reagieren bald automatisch auf Störungen

26.06.2017 | Verkehr Logistik

Forscher sorgen mit ungewöhnlicher Studie über Edelgase international für Aufmerksamkeit

26.06.2017 | Physik Astronomie