Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Auf die Markierung kommt es an

12.10.2012
Wissenschaftler des Exzellenzclusters Mikroskopie im Nanometerbereich etablieren biologische Marker für die Darstellung kleinster molekularer Prozesse in lebenden Zellen. Veröffentlichung der Studie in NATURE METHODS.

Modernste optische Technologien wie die Stimulated Emission Depletion (STED) Mikroskopie erlauben einen faszinierenden Blick in das Innere le-bender Zellen.


STED-mikroskopische Aufnahmen zeigen eine deutlich bessere Auflösung endosomaler Strukturen nach Markierung mit einem Tfn Rezeptor-spezifischen Aptamer (rechts) im Vergleich zur Verwendung eines entsprechenden Antikörpers (links). Abb.: cmpb

Kleinste Strukturen und molekulare Abläufe lassen sich mit Hilfe dieser Technologie exakt darstellen. Sogar einzelne Moleküle in Zellen werden sichtbar und ihre Bewegungen lassen sich unter dem STED-Mikroskop in Echtzeit verfolgen. Und doch waren bisher auch der hochauflösenden STED-Mikroskopie Grenzen gesetzt.

Der Grund: Wirklich erkennbar werden einzelne Moleküle erst dann, wenn sie sich vorher erfolgreich mit geeigneten Farbstoffen markieren lassen. Konventionelle Antikörper, die in der Regel für die spezifische Markierung von Molekülen genutzt werden, sind jedoch oft zu groß, um an schwer zugängliche Moleküle andocken zu können.

Den Forschern Prof. Dr. Silvio O. Rizzoli und Dr. Felipe Opazo vom European Neuroscience Institut (ENI) und dem Exzellenzcluster „Mikroskopie im Nanometerbereich“ am DFG-Forschungszentrum Molekularphysiologie des Gehirns (CMPB) der Universitätsmedizin Göttingen ist es nun gelungen, geeignete Marker zu identifizieren, die kleiner sind als Antikörper. In ihrer jüngsten Publikation beschreiben sie den Ein-satz von sogenannten Aptameren.

Ihre geringe Größe erlaubt es, an deutlich mehr Strukturen zu binden, die in lebenden Zellen für Antikörper nicht oder nur schwer zugänglich sind. In Kombination mit der STED-Mikroskopie kann durch Verwendung solcher Aptamere eine noch exaktere Auflösung zellulärer Strukturen erreicht werden als bisher. Die Forschungsergebnisse sind im Oktober 2012 in der renommierten wissenschaftlichen Fachzeitschrift NATURE METHODS veröffentlicht worden.

„Molekulare Marker müssen eine sehr effiziente Bindung sowie eine hohe Stabilität aufweisen, um einzelne Zielmoleküle exakt darstellen zu können. Diese Kriterien erfül-len die Aptamere perfekt“, sagt Dr. Opazo, Erst-Autor der Publikation. Bei Aptameren handelt es sich um kleine einzelsträngige Nukleinsäuremoleküle. Ähnlich dem Schlüssel-Schloss-Prinzip erkennen und binden sie passgenau an zelluläre Zielstrukturen. Eine ähnlich hohe Effektivität konnte bisher nur mit Antikörpern erreicht werden.

In Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern des Max-Planck Instituts für Biophysikalische Chemie und des Laser Laboratoriums in Göttingen sowie der Universität Erlangen, des Albert Einstein College of Medicine in New York und der University of Texas konnten die Göttinger Forscher belegen: Die Markierung durch Aptamere verbessert die optische Auflösung von Zielmolekülen mittels STED-Mikroskopie gegenüber konventionellen Antikörpern erheblich. Zudem können Aptamere deutlich kostengünstiger, in beliebiger Größe und ohne den Einsatz von Tierversuchen mit Standard-Laborequipment chemisch synthetisiert werden.

„Dies und ihre Fähigkeit, Zielstrukturen direkt zu binden, hebt sie auch von den erst kürzlich im Zusammenhang mit hochauflösender Mikroskopie beschriebenen Nanobodies ab“, sagt Prof. Dr. Silvio Rizzoli, Senior-Autor der Publikation. Besonders kleine Aptamere binden dabei besser an schwer zugängliche Strukturen und zeigen eine erhöhte Spezifität. Als Zielstrukturen dienten Moleküle, die bei der Bewegung von Endosomen eine Rolle spielen, die für die Zell-Zell-Kommunikation wichtig sind. Spektakuläre Abbildungen aus der Arbeit von Dr. Opazo zeigen, dass nun sogar kleinste endosomale Strukturen in hoher Auflösung visualisiert und deren Bewegungen in lebenden Zellen verfolgt werden können.

Der erfolgreiche Einsatz von Aptameren für die spezifische Markierung kleinster Ziel-moleküle in unterschiedlichen Zellsystemen bedeutet einen weiteren Fortschritt für die Anwendung hoch-auflösender bildgebender Verfahren. Aptamere wurden zudem bereits im Vorfeld erfolgreich für das gezielte Ausschalten von Genen und in der Krebstherapie angewandt.

Originalpublikation:
Felipe Opazo, Matthew Levy, Michelle Byrom, Christina Schäfer, Claudia Geisler, Teja W. Groemer, Andrew D. Ellington and Silvio O. Rizzoli. Aptamers as potential tools for super-resolution microscopy. NATURE METHODS (2012) Oct, 9(10):938-9 WEITERE ANGABEN Link: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23018995.

Das Exzellenzcluster „Mikroskopie im Nanometerbereich“ (EXC 171) wurde 2006 als Erweiterung des DFG-Forschungszentrums Molekularphysiologie des Gehirns (CMPB) an der Universitätsmedizin Göttingen eingerichtet. Aufgrund der äußerst erfolgreichen Allianz von EXC 171 und CMPB in den vergangenen Jahren wurde eine gemeinsame Fortsetzung der Förderung im Rahmen der 2. Runde der Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder bewilligt. Unter dem Titel Exzellenzcluster „Mikroskopie im Nanometerbereich und Molekularphysiologie des Gehirns“ (CNMPB) wird die hochkarätige Forschung im Bereich der Neurowissenschaften und Mikroskopie auch in den nächsten fünf Jahren fortgeführt.

INFORMATIONEN
zum ENI: http://www.eni.gwdg.de
zum Exzellenzcluster/CMPB: http://www.cmpb.de
zur Arbeitsgruppe von Dr. Rizzoli: http://www.eni.gwdg.de/index.php?id=199&L=0
WEITERE INFORMATIONEN:
Universitätsmedizin Göttingen
AG STED Microscopy of Synpatic Function, European Neuroscience Institut (ENI)
Dr. Felipe Opazo, Mail: fopazo@gwdg.de
Prof. Dr. Silvio O. Rizzoli, Mail: srizzol@gwdg.de
Telefon 0551 / 39-3630
Grisebachstr. 5, 37077 Göttingen

Stefan Weller | idw
Weitere Informationen:
http://www.gwdg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Studie mit bispezifischem Antikörper liefert beeindruckende Behandlungserfolge bei Multiplem Myelom
01.04.2020 | Universitätsklinikum Würzburg

nachricht Pool-Testen von SARS-CoV-2 Proben erhöht die Testkapazität weltweit um ein Vielfaches
31.03.2020 | Goethe-Universität Frankfurt am Main

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: Blockierung des Eisentransports könnte Tuberkulose stoppen

Tuberkulose-Bakterien brauchen Eisen zum Überleben. Wird der Eisentransport in den Bakterien gestoppt, so kann sich der Tuberkulose-Erreger nicht weiter vermehren. Nun haben Forscher der Universität Zürich die Struktur des Transportproteins ermittelt, das für die Eisenzufuhr zuständig ist. Dies eröffnet Möglichkeiten zur Entwicklung neuer Medikamente.

Einer der verheerendsten Erreger, der sich im Inneren menschlicher Zellen vermehren kann, ist Mycobacterium tuberculosis – der Bazillus, der Tuberkulose...

Im Focus: Blocking the Iron Transport Could Stop Tuberculosis

The bacteria that cause tuberculosis need iron to survive. Researchers at the University of Zurich have now solved the first detailed structure of the transport protein responsible for the iron supply. When the iron transport into the bacteria is inhibited, the pathogen can no longer grow. This opens novel ways to develop targeted tuberculosis drugs.

One of the most devastating pathogens that lives inside human cells is Mycobacterium tuberculosis, the bacillus that causes tuberculosis. According to the...

Im Focus: Corona-Pandemie: Medizinischer Vollgesichtsschutz aus dem 3D-Drucker

In Vorbereitung auf zu erwartende COVID-19-Patienten wappnet sich das Universitätsklinikum Augsburg mit der Beschaffung von persönlicher Schutzausrüstung für das medizinische Personal. Ein Vollgesichtsschutz entfaltet dabei in manchen Situationen eine bessere Schutzwirkung als eine einfache Schutzbrille, doch genau dieser ist im Moment schwer zu beschaffen. Abhilfe schafft eine Kooperation mit dem Institut für Materials Resource Management (MRM) der Universität Augsburg, das seine Kompetenz und Ausstattung im Bereich des 3D-Drucks einbringt, um diesen Engpass zu beheben.

Das Coronavirus SARS-CoV-2 wird nach heutigem Wissensstand maßgeblich durch Tröpfcheninfektion übertragen. Dabei sind neben Mund und Nase vor allem auch die...

Im Focus: Hannoveraner Physiker entwickelt neue Photonenquelle für abhörsichere Kommunikation

Ein internationales Team unter Beteiligung von Prof. Dr. Michael Kues vom Exzellenzcluster PhoenixD der Leibniz Universität Hannover hat eine neue Methode zur Erzeugung quantenverschränkter Photonen in einem zuvor nicht zugänglichen Spektralbereich des Lichts entwickelt. Die Entdeckung kann die Verschlüsselung von satellitengestützter Kommunikation künftig viel sicherer machen.

Ein 15-köpfiges Forscherteam aus Großbritannien, Deutschland und Japan hat eine neue Methode zur Erzeugung und zum Nachweis quantenverstärkter Photonen bei...

Im Focus: Physicist from Hannover Develops New Photon Source for Tap-proof Communication

An international team with the participation of Prof. Dr. Michael Kues from the Cluster of Excellence PhoenixD at Leibniz University Hannover has developed a new method for generating quantum-entangled photons in a spectral range of light that was previously inaccessible. The discovery can make the encryption of satellite-based communications much more secure in the future.

A 15-member research team from the UK, Germany and Japan has developed a new method for generating and detecting quantum-entangled photons at a wavelength of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Europäischer Rheumatologenkongress EULAR 2020 wird zum Online-Kongress

30.03.2020 | Veranstaltungen

“4th Hybrid Materials and Structures 2020” findet web-basiert statt

26.03.2020 | Veranstaltungen

Wichtigste internationale Konferenz zu Learning Analytics findet statt – komplett online

23.03.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Studie mit bispezifischem Antikörper liefert beeindruckende Behandlungserfolge bei Multiplem Myelom

01.04.2020 | Medizin Gesundheit

Unternehmenswissen - Wie gelingt der Umstieg von Präsenz auf Online?

01.04.2020 | Seminare Workshops

SmartKai – „Einparkhilfe“ zur Vermeidung von Schäden an Schiffen und Hafeninfrastruktur

01.04.2020 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics