Göttinger Forscher revolutionieren 3D-Proteinanalyse mit neuem Mikroskopie-Verfahren
Greta JockelGöttinger Forscher revolutionieren 3D-Proteinanalyse mit neuem Mikroskopie-Verfahren
Forscherinnen und Forscher des Universitätsklinikums Göttingen (UMG) haben eine bahnbrechende Methode entwickelt, um winzige Proteinstrukturen in 3D abzubilden. Mit herkömmlichen Lichtmikroskopen könnte diese Technik die Früherkennung von Krankheiten wie Parkinson revolutionieren. Die Innovation wurde bereits in der Fachzeitschrift Nature Biotechnology veröffentlicht und von Nature zu einer der "sieben Technologien, die 2024 im Blick behalten werden sollten", gekürt.
Das neue Verfahren, ONE-Mikroskopie genannt, kombiniert eine einfache Gel-basierte Expansionstechnik mit künstlicher Intelligenz. Dabei werden Zellen in ein wasserabsorbierendes Gel eingebettet, das sich auf das bis zu 15-fache seiner ursprünglichen Größe ausdehnt. Diese Vergrößerung trennt die Moleküle so weit voneinander, dass sie unter einem herkömmlichen Lichtmikroskop sichtbar werden – mit einer Auflösung von bis zu einem Nanometer.
Bisher waren für derart detaillierte Aufnahmen teure Geräte wie Elektronenmikroskope nötig. Die ONE-Mikroskopie hingegen ist kostengünstig und mit Standard-Laborausstattung kompatibel. Das Team setzte sie erfolgreich ein, um molekulare Proteinaggregate im Nervenwasser von Parkinson-Patienten nachzuweisen und zu klassifizieren. Diese toxischen Proteinverklumpungen gelten als charakteristisches Merkmal der Krankheit, und ihr früher Nachweis könnte zu schnelleren Diagnosen führen.
Die Forschung entstand im Rahmen des Göttinger Exzellenzclusters für Multiskalen-Bioimaging (MBExC), einer Kooperation von neun unabhängigen Einrichtungen. Beteiligt sind unter anderem die Universität Göttingen, Max-Planck-Institute, das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) und das Europäische Laboratorium für Molekularbiologie (EMBL). Um die Verbreitung der Methode zu fördern, hat das Team die benötigte Software als kostenloses Open-Source-Paket veröffentlicht.
Die Fähigkeit des Verfahrens, strukturelle Veränderungen in geschädigten Proteinen aufzudecken, eröffnet neue Möglichkeiten für die Erforschung von Krankheiten, die mit fehlerhaft gefalteten Proteinen zusammenhängen. Dank ihrer geringen Kosten und einfachen Anwendbarkeit könnte die ONE-Mikroskopie bald zum Standard in Laboren weltweit werden. Die Ergebnisse wurden in Nature Biotechnology veröffentlicht und markieren einen bedeutenden Fortschritt in der medizinischen Bildgebung.
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