Bahnbrechende Mikroskopietechnik: Nanokanäle weisen den Weg zu neuer Medizin
Innovation hat durch das Start-up Envue Technologies einen Schritt in die Öffentlichkeit gemacht
Um neue Medikamente und Impfstoffe zu entwickeln, sind detaillierte Kenntnisse über die kleinsten biologischen Bausteine der Natur - die Biomoleküle - erforderlich. Forscher der Chalmers University of Technology, Schweden, stellen nun eine bahnbrechende Mikroskopietechnik vor, mit der Proteine, DNA und andere winzige biologische Partikel in ihrem natürlichen Zustand auf völlig neue Weise untersucht werden können.
Die Biomoleküle, die die Forscher untersuchen wollen, werden in einem Chip platziert, der aus winzigen Röhren in Nanogröße - Nanokanälen - besteht. Die Testflüssigkeit wird in den Chip gegeben, der in ein optisches Dunkelfeldmikroskop eingesetzt und mit sichtbarem Licht beleuchtet wird. Das Molekül erscheint als dunkler Schatten, der sich innerhalb des Kanals auf einem mit dem Mikroskop verbundenen Bildschirm frei bewegt. Die Dunkelheit des Schattens ist proportional zur Masse des Moleküls.
Envue Technology | Maja Saaranen
Die Entwicklung von Arzneimitteln und Impfstoffen ist mit einem hohen Zeit- und Kostenaufwand verbunden. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, die Arbeit zu rationalisieren, indem man beispielsweise untersucht, wie sich einzelne Proteine verhalten und miteinander interagieren. Die neue Mikroskopie-Methode von Chalmers kann es ermöglichen, die vielversprechendsten Kandidaten in einem früheren Stadium zu finden. Die Technik hat auch das Potenzial, die Art und Weise zu erforschen, wie Zellen miteinander kommunizieren, indem sie Moleküle und andere biologische Nanopartikel absondern. Diese Prozesse spielen beispielsweise eine wichtige Rolle bei unserer Immunantwort.
Seine Silhouette enthüllen
Biomoleküle sind klein und schwer fassbar, aber lebenswichtig, denn sie sind die Bausteine von allem, was lebt. Um sie mit Hilfe der Lichtmikroskopie dazu zu bringen, ihre Geheimnisse preiszugeben, müssen die Forscher sie derzeit entweder mit einem fluoreszierenden Etikett markieren oder an einer Oberfläche befestigen.
"Bei den derzeitigen Methoden kann man nie ganz sicher sein, dass die Markierung oder die Oberfläche, an der das Molekül befestigt ist, die Eigenschaften des Moleküls nicht beeinträchtigt. Mit Hilfe unserer Technologie, die nichts dergleichen erfordert, zeigt es seine völlig natürliche Silhouette oder optische Signatur, was bedeutet, dass wir das Molekül so analysieren können, wie es ist", sagt Forschungsleiter Christoph Langhammer, Professor am Department of Physics in Chalmers. Er hat die neue Methode zusammen mit Physik- und Biologieforschern von Chalmers und der Universität Göteborg entwickelt.
Die einzigartige Mikroskopiemethode beruht darauf, dass die Moleküle oder Partikel, die die Forscher untersuchen wollen, durch einen Chip mit winzigen Röhren in Nanogröße, den so genannten Nanokanälen, gespült werden. Eine Testflüssigkeit wird in den Chip gegeben, der dann mit sichtbarem Licht beleuchtet wird. Durch die Wechselwirkung zwischen dem Licht, dem Molekül und den kleinen flüssigkeitsgefüllten Kanälen erscheint das Molekül im Inneren als dunkler Schatten, der auf dem an das Mikroskop angeschlossenen Bildschirm zu sehen ist. Bei der Untersuchung können die Forscher nicht nur sehen, sondern auch die Masse und Größe des Biomoleküls bestimmen und indirekt Informationen über seine Form erhalten - etwas, das bisher mit einer einzigen Technik nicht möglich war.
Gepriesene Innovation
Die neue Technik, die nanofluidische Streuungsmikroskopie, wurde kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Methods vorgestellt. Auch die Königlich Schwedische Akademie der Ingenieurwissenschaften, die jedes Jahr eine Reihe von Forschungsprojekten auszeichnet, die das Potenzial haben, die Welt zu verändern und einen echten Nutzen zu bringen, hat die Fortschritte gewürdigt. Die Innovation hat durch das Start-up-Unternehmen Envue Technologies, das beim diesjährigen Venture-Cup-Wettbewerb in Westschweden mit dem "Game Changer"-Preis ausgezeichnet wurde, auch einen Schritt in die Gesellschaft getan.
"Unsere Methode macht die Arbeit effizienter, zum Beispiel wenn man den Inhalt einer Probe untersuchen muss, aber nicht im Voraus weiß, was sie enthält und was daher markiert werden muss", sagt die Forscherin Barbora Špačková, die während ihrer Zeit in Chalmers die theoretische Grundlage für die neue Technik erarbeitet und dann auch die erste experimentelle Studie mit der Technologie durchgeführt hat.
Die Forscher optimieren nun weiter das Design der Nanokanäle, um noch kleinere Moleküle und Partikel zu finden, die heute noch nicht sichtbar sind.
"Das Ziel ist es, unsere Technik weiter zu verfeinern, so dass sie dazu beitragen kann, unser grundlegendes Verständnis der Funktionsweise des Lebens zu verbessern und die Entwicklung der nächsten Generation von Medikamenten effizienter zu gestalten", sagt Langhammer.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
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