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Neue Methode ermöglicht Fortschritte in der Nanoskopie

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(Wien, 14-06-2016) Was man bisher für Nano-Proteincluster auf Zelloberflächen hielt, ist in Wahrheit oft lediglich eine Mehrfachzählung. Eine Methode der TU Wien in Kooperation mit der MedUni Wien kann nun Artefakte ausschließen und Zellen nanoskopisch untersuchen. 

Nanostruktur des Schlüsselmoleküls Lck in menschlichen T-Zellen
Nanostruktur des Schlüsselmoleküls Lck in menschlichen T-Zellen

Mit Licht kann man keine Strukturen abbilden, die kleiner sind als die halbe Wellenlänge – zumindest dachte man das für lange Zeit. Die Entwicklung der sogenannten Nanoskopie hat allerdings gezeigt, dass diese Regel gewisse Schlupflöcher offenlässt. Wenn man unterschiedliche Moleküle zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufleuchten lässt, kann man sie am Ende zu einem scharfen Bild zusammenfügen. Im Jahr 2014 wurde dafür der Chemie-Nobelpreis vergeben. Inzwischen ist die Nanoskopie eine weltweit angewandte Methode, mit der unter anderem die Struktur der Zellmembran untersucht wird. Jedoch sind diese Methoden sehr aufwändig und mit Fehlern behaftet und führen oft zu falschen Schlüssen.  Eine neue Methode, die ein Team der TU Wien in Kooperation mit der MedUni Wien nun im Fachjournal „Nature Methods“ publizierte, kann Artefakte rausfiltern und echte Nanostrukturen erkennen.

Nano Abbildungsverfahren von Zellen für die Medizin„Für viele biologische oder medizinische Fragestellungen ist es entscheidend, die Struktur der Zellmembran genau zu verstehen“, sagt Florian Baumgart von der Biophysik-Forschungsgruppe um Gerhard Schütz am Institut für Angewandte Physik der TU Wien. Nanoskopie ist ein ideales Werkzeug, um die räumliche Anordnung von Proteinen auf der Zellmembran zu untersuchen. Durch die erstmalige Möglichkeit der Erforschung der Nanoarchitektur von Zellen werden neue Einblicke in die Funktionsweise von Zellen gewonnen. „Uns interessiert besonders die Nanoarchitektur von T-Zellen und antigenpräsentierenden Zellen in der Auslösung der adaptiven Immunantwort“, sagt Kooperationspartner Hannes Stockinger vom Institut für Hygiene und Angewandte Immunologie am Zentrum für Pathophysiologie, Infektiologie und Immunologie der MedUni Wien.

Die Forscher sind zuversichtlich, diese neuartigen Methoden, die Zellauflösung von unter 50 nm und sogar die Lebendzellanalyse im Mikrosekundentakt erlauben, für die Präzisionsdiagnose weiter entwickeln zu können. Durch das Erfassen individueller Nanostrukturen und Reaktionen hoffen sie ein neuartiges personalisiertes Biomarker-Profil zu erstellen, sodass der Einsatz von Medikamenten dem einzelnen Menschen präzise angepasst werden kann.

Service: Nature Methods
Varying label density allows artifact-free analysis of membrane-protein nanoclusters
Florian Baumgart, Andreas M Arnold, Konrad Leskovar, Kaj Staszek, Martin Fölser, Julian Weghuber, Hannes Stockinger & Gerhard J Schütz – Nature Methods (2016).
http://dx.doi.org/10.1038/nmeth.3897