Nicht nur sauber, sondern rein

News: Nicht nur sauber, sondern rein

Könnten einzelne Zellen zur detaillierten genetischen Analyse von bestimmten Tumoren oder Gewebearten isoliert werden, so wäre dies für viele Biologen ein äußerst wertvolles Werkzeug. Jetzt wurde eine neue Lasertechnik entwickelt, mit der sich einzelne Zellen sauber ausgrenzen und aus dem umgebendem Gewebe selektieren lassen.

Die Werkzeuge zur Gewebeanalyse sind mit der Zeit immer ausgeklügelter und entsprechend spezifischer geworden. Inzwischen können genetisches Material oder Peptidisolate aus einzelnen Zellen analysiert werden. Um derartig empfindliche Analysemöglichkeiten ausnutzen zu können, müssen die untersuchten Zellen natürlich wirklich ohne Verunreinigungen durch ihre Umgebung, zum Beispiel durch andere Zellen, vorliegen. Wenn Zellen sich nicht in einem Gewebeverbund befinden, können sie bereits heute sauber isoliert werden. Sobald diese Zellen jedoch in das sie umgebende Gewebe eingebunden sind, finden sich bei einer Entnahme auch Spuren der Nachbarzellen.

Bei einer neu entwickelten Methode zur Zellisolierung gliedert ein Laser die Zielzelle auf mikroskopischer Ebene aus der Umgebung heraus. Die Zelle wird zunächst auf einem dünnen, Hitze absorbierenden Film kultiviert. Im nächsten Schritt wird der Film mit dem Laser auf eine Petrischale "geschweißt" und dann die Nachbarzellen mittels Zangen weggeschnitten.

Doch selbst diese Technik kann kontaminierendes genetisches Material von den benachbarten Zellen zurücklassen. Karin Schütze und Georgia Lahr vom Städtischen Krankenhaus München-Harlaching haben diese Technik der Laserdissektion nunmehr verbessert, um Zellen völlig ohne Verunreinigung freizuschneiden und die Zellen mittels eines Katapulteffektes von Umgebungsmaterialien zu befreien (August-Ausgabe 1998 von Nature Biotechnology, Abstract).

Das Geheimnis ihres Erfolges liegt offenbar in der verwendeten Laserart und Lichtwellenlänge. Anscheinend absorbieren die Zellen eine Wellenlänge von 337 Nanometern im ultravioletten Bereich nicht und werden folglich auch nicht beschädigt. Der Vorgang des Schneidens wird als "lokal begrenzter ablativer Photodissoziationsprozeß ohne Erhitzung" beschrieben. Den bisherigen Tests zufolge bleibt kein kontaminierendes Gewebe oder genetisches Material zurück. Auch wird die Zelle an der Schnittstelle nicht verändert.

Die nächste Stufe wurde "lasergesteuertes Druckkatapultieren" getauft. Nachdem die Zelle freigeschnitten wurde, richteten die Forscher den Laserstrahl auf die Zellenbasis und verdoppelten sodann die Energie. Indem die Wissenschaftler einige intensive Laserschüsse abfeuerten, konnten sie die Zelle ein paar Millimeter fortschleudern. Die Zellen aus frischen Gewebeproben wurden dabei gewöhnlich zerstört. Doch wenn das Gewebe präpariert war, so wie man es für mikroskopische Studien tut (durch Einbettung in Paraffin oder Fixierung in Formalin), überstanden die Zellen den Flug.

Zur Demonstration ihrer Technik isolierten die Forscher einzelne Zellen aus einem Dickdarmtumor und identifizierten mit dem Krebswachstum in Zusammenhang stehende genetische Mutationen. Mikrodissektion und lasergesteuertes Druckkatapultieren haben anscheinend keinerlei schädigende Auswirkungen auf das genetische Material. Durch die Polymerasekettenreaktion konnte die RNA vervielfältigt werden – der Beweis dafür, das ein Gen aktiv war. Dadurch waren die Wissenschaftler fähig, eine ausreichende Materialmenge für ihre Analysen zu gewinnen.

Die isolierten Tumorzellen waren alle von Mutationen in einer spezifischen Region des Gens Ki-ras2 gekennzeichnet, die typisch sind für Dickdarmadenokarzinome. Im benachbarten Bindegewebe konnte eine solche Mutation nicht gefunden werden. Dies zeigte, daß die Proben nicht kontaminiert waren und genetische Diagnosen von einzelnen Zellen sauber erstellt werden können.

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