Anzeige
Anzeige
Alzheimer-Diagnose

Forscher entwickeln neuartiges optisches Verfahren

17.02.2017
Nervenzelle, dargestellt mithilfe der 2-Photonenmikroskopie. Bild: © Forschergruppe der Core Facility, Uniklinik Ulm

Ulmer Wissenschaftlern ist es gelungen, die Aktivitäten in Nervenzellen und ihren Mitochondrien visuell abzubilden. Sie erhoffen sie hieraus Ansätze zur Diagnose und Therapie der Alzheimer-Demenz.

Funktionsstörungen in den Mitochondrien der Zellen scheinen eine entscheidende Rolle bei der Ausbildung der Alzheimer-Demenz zu spielen. Bislang war es jedoch nicht möglich, die komplexen Abläufe des mitochondrialen Stoffwechsels auf intrazellulärer Ebene darzustellen. Dr. Angelika Rück, Prof. Christine A. F. von Arnim und Dr. Björn von Einem von der Universität Ulm ist es jetzt gelungen, ein Verfahren zur optischen Darstellung der Prozesse in den Zellen zu entwickeln. Mithilfe dieser Methode ist es zukünftig möglich, erfolgversprechende Diagnostik und Therapieansätze zur Bekämpfung sogenannter Volkskrankheiten zu realisieren.

Diagnostik und Medikamentenentwicklung

Im gesunden Gehirn befinden sich 100 Milliarden Nervenzellen und in jeder einzelnen davon arbeiten an die 1.000 Mitochondrien. Bislang war es nicht möglich, die eigentliche Stoffwechselaktivität der Zellen sichtbar zu machen; der Zellstoffwechsel konnte lediglich über den Sauerstoffverbrauch der Zellen gemessen werden. Das neuartige Verfahren erlaubt es jetzt, diese Zellaktivitäten visuell abzubilden. Dazu haben die Ulmer Forscher zwei unterschiedliche Methoden der Fluoreszenz- und Phosphoreszenzmessung zu einem innovativen optischen Verfahren kombiniert. Die Wissenschaftler sind sich sicher, dass das Verfahren über die Diagnostik hinaus zukünftig auch für die Medikamentenentwicklung von Bedeutung sein wird.

„Vereinfacht gesagt messen wir die Dauer der Lichtemissionen der einfachsten Moleküle des mitochondrialen Stoffwechsels. Dazu verwenden wir einen Laser, der die Moleküle anregt und wir messen Dauer der Fluoreszenz und die Abklingzeit in Nanosekunden. Gleichzeitig ermitteln wir die Sauerstoffkonzentration mittels eines Phosphoreszenzmarkers“, erklärte Rück. „Mit dem von uns entwickelten optischen Verfahren sind wir erstmals in der Lage, wesentliche Stoffwechselprozesse in Mitochondrien lebender Zellen darzustellen. So können wir auch metabolische Veränderungen bei Krankheiten wie Alzheimer verstehen“, ergänzte von Arnim.

Die Methode entwickelten die Forscher im Rahmen eines Projektes der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) im Auftrag der Forschungsvereinigung Feinmechanik, Optik und Medizintechnik e. V. (F.O.M.).
 

Nervenzelle, dargestellt mithilfe der 2-Photonenmikroskopie. Bild: © Forschergruppe der Core Facility, Uniklinik Ulm