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18.04.2018
GO-Bio

Plattformtechnologie für hochparallele Einzelzell-Genanalyse von Tumorgewebe

GO-Bio-Runde 8
Dr. Johannes B. Woehrstein
Ludwig-Maximilians-Universität München – Fakultät für Physik – Lehrstuhl Rädler (Experimentalphysik - Weiche Kondensierte Materie)

Zuwendungsempfänger: Ludwig-Maximilians-Universität München

PROJEKTBESCHREIBUNG

Krebs ist auch deswegen so schwierig zu bekämpfen, weil er sich ständig verändert und äußerst vielgestaltig ist. Im Patienten existiert meist ein Gemisch von unterschiedlich aggressiven Krebszellen. Zellbiologen sprechen von der Heterogenität eines Tumors. Für eine möglichst schlagkräftige Therapie möchten Mediziner möglichst die aggressivsten Zellen im Körper eines Patienten identifizieren und diese dann entsprechend attackieren.

Die Unterschiede zwischen Zellen sichtbar zu machen, wird durch die Einzelzell-Analyse erstmals möglich. Sie zählt zu den derzeit dynamischsten Feldern in der Biotechnologie. Bioanalytische Methoden der neuesten Generation erlauben es, selbst feinste Spuren Erbsubstanz oder Proteine aus einer Zelle zu erfassen. Zudem gibt es nun Verfahren, mit denen sich viele Tausende Zellen gleichzeitig einfangen, vereinzeln und untersuchen lassen. Ein Knackpunkt der gängigen Verfahren: Sie erfordern meist eine Abfolge enzymatischer Schritte, was Materialverluste mit sich bringt und fehleranfällig ist.

Hier setzen die Münchner Wissenschaftler um Johannes B. Woehrstein vom GO-Bio-Team „DEOXY Technologies“ an. Aufbauend auf eigens entwickelten fluoreszierenden Nanopartikeln will das Team eine Plattformtechnologie etablieren, mit der sich Gene einzelner Zellen im Hochdurchsatz schnell und zuverlässig vermessen lassen. Dank der sogenannten DEOXY-Nanoreporter ist es möglich, die Anzahl von Boten-RNA-Molekülen (mRNAs) eines bekannten Gens direkt aufzuspüren, sie sichtbar zu machen und zu zählen. Auf enzymatische Schritte verzichtet das Verfahren.  Als „Prüfstand“ entwickeln die Forscher einen Mikrofluidik-Chip, dessen mikroskopisch feine Kanäle es erlauben, die Genaktivität von zuvor aus einem Gemisch vereinzelten Tumorzellen exakt zu vermessen. Hierfür kommen Reagenzien zum Einsatz, die die Zellhülle aufbrechen, sodass nur noch das Erbmaterial vorliegt. Die Nanoreporter können dadurch direkt an ihre Ziel-mRNA-Moleküle andocken. Sie geben dann Lichtsignale ab, die im Fluoreszenzmikroskop erkannt werden können.

Die direkte Detektion von bekannten Genen macht das DEOXY-System präzise und hochsensitiv. Damit eignet es sich für die Anforderungen der klinischen Praxis: Damit können mehr als tausend Zellen auf einmal analysiert werden, und für jede Zelle kann die Aktivität von mehr als einhundert Genen parallel gemessen werden. So ist es sehr schnell und einfach möglich, die Tumorzellen nach verschiedenen Typen zu klassifizieren und die jeweils aggressivsten herauszufinden. Darauf aufbauend können Ärzte dann eine personalisierte Tumortherapie für den jeweiligen Patienten auswählen. Zum Ende der ersten Phase von GO-Bio plant das Münchner Team, sein Messsystem für den Einsatz bei klinischen Kooperationspartnern voll einsatzfähig zu haben. Dann ist auch die Gründung eines Unternehmens geplant.

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