Einblick in lebende Zellen mit Infrarotlicht: Neuer Weg zur biologischen Forschung und Medizin

BerlinWissenschaftler suchen ständig nach besseren Methoden, um Moleküle in lebenden Zellen zu visualisieren, was wichtig für die Entdeckung neuer Medikamente und Zelltherapien ist. Forscher am National Institute of Standards and Technology (NIST) haben eine neue Methode entwickelt, die Infrarotlicht (IR) nutzt, um diese Moleküle deutlicher sichtbar zu machen. Normalerweise sind IR-Messungen schwierig, da Wasser in den Zellen das IR-Licht absorbiert und so die Sicht auf die Moleküle erschwert. Die neue Methode überwindet dieses Problem, indem sie die Absorption des Wassers berücksichtigt.

Die neue Methode bietet mehrere entscheidende Vorteile: schnellere Ergebnisse als bestehende Optionen, keine Notwendigkeit für Farbstoffe oder fluoreszierende Marker und die Fähigkeit, die exakten Massen von Proteinen, Nukleinsäuren, Lipiden und Kohlenhydraten zu messen.

Die Methode der Lösungsmittel-Absorptionskompensation (SAC), die mit einem IR-Lasermikroskop eingesetzt wird, ermöglicht eine detaillierte Bildgebung von Zellen. Wissenschaftler beobachteten Fibroblastenzellen, die helfen, Bindegewebe zu bilden, über einen Zeitraum von 12 Stunden. Sie verfolgten biomolekulare Gruppen durch verschiedene Phasen des Zellzyklus. Diese Methode ist schneller als andere Techniken, die spezielle Einrichtungen wie Synchrotronen erfordern.

SAC-IR ist bedeutsam, weil es keine Farbstoffe oder Marker verwendet, die in ihrer Wirkung variieren und manchmal Zellen schädigen können. Zudem misst es Biomoleküle präziser und trägt so zur Vereinheitlichung von Methoden in verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen bei, wodurch die biologische Forschung und medizinische Anwendungen zuverlässiger werden.

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Die Methode bietet zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. In der Krebstherapie könnte sie die Sicherheit und Wirksamkeit von modifizierten Immunzellen zur Bekämpfung von Krebs überprüfen. Außerdem ist sie nützlich bei der Medikamententestung, da sie messen kann, wie Medikamente verschiedene Zelltypen beeinflussen, indem sie Veränderungen in Molekülen analysiert. Das Verständnis dieser Veränderungen kann dabei helfen, neue Medikamente zu entdecken und deren Sicherheit und Wirksamkeit zu gewährleisten.

Die Forscher planen, ihre Methode zur genaueren Messung von DNA und RNA zu verbessern. Diese Fähigkeit ist entscheidend für die Beantwortung zentraler Fragen der Zellbiologie, wie z.B. das Erkennen von Biomolekülmustern, die auf den Gesundheitszustand von Zellen hinweisen. Zum Beispiel könnte ein besseres Verständnis von IR-Spektren dabei helfen, die Verfahren zum Einfrieren und Auftauen von Zellen für medizinische Anwendungen zu optimieren.

Die neue Infrarot(IR)-Methode stellt einen großen Fortschritt in der Erforschung lebender Zellen dar. Sie kann die Forschung in Bereichen wie der Herstellung biologischer Produkte, Zelltherapie und der Entwicklung neuer Medikamente erheblich beschleunigen.