Nierenkörperchen: Erforschung in hoher Geschwindigkeit mithilfe von 3D-Mikroskopie

Das Forschungsteam PodoHealthX der Universitätsmedizin Greifswald entwickelte in einem Tiermodell ein Verfahren, das mittels 3D-Mikroskopie schnell und präzise Erkenntnisse über (tierische) Nierenkörperchen liefert.

Der Forscher Dr. Maximilian Schindler vom Forschungsteam PodoHealthX von Prof. Nicole Endlich am Institut für Anatomie und Zellbiologie entwickelte nun anhand von Zebrafischlarven eine Methode, um diese Nierenkörperchen im Ganzen zu isolieren und zu analysieren. Die Methode ermöglicht eine Isolation tierischer Nierenkörperchen in kürzester Zeit, die im Anschluss mit Hilfe einer KI-gestützten Bildanalyse untersucht werden.

Das Greifswalder Team vom Institut für Anatomie und Zellbiologie der Unimedizin arbeitete dabei mit dem Institut für Anatomie der Universität Zürich (Schweiz) zusammen. Die neuen Forschungsergebnisse sind in der Fachzeitschrift „Advanced Science“ veröffentlicht.

Tiermodell mit Zebrafischlarven und Mäusen

„Wir konnten auf diese Weise zum ersten Mal ein vollständiges dreidimensionales Modell des nur 30-40 Mikrometer kleinen Glomerulus erstellen“, erklärt Schindler. „Mit der neuartigen Methode namens ‚Glomage‘ können wir nun zum Beispiel die genaue Anzahl der lebenswichtigen Podozyten ermitteln“, fügt er hinzu.

In diesem Zusammenhang testete das Forschungsteam auch ein neuartiges Medikament um den Verlust der Podozyten zu verhindern bzw. zu stoppen, was sich laut den Wissenschaftlern als besonders vielversprechend erwies.

Die neue Methode „Glomage“ ließ sich laut den Autoren auch auf Mäusenieren übertragen, die als Säugetiere der Anatomie des Menschen ähnlicher sind als Zebrafische. Bisher, so die Forscher, konnten diese Erkenntnisse nur entweder durch komplizierte und langwierige Experimente mit einer Dauer von ungefähr drei Wochen oder durch fehleranfällige Hochrechnungen gewonnen werden – das Team PodoHealthX verkürzte diesen Prozess auf zwei bis drei Tage.

Unterstützt wurde die Arbeit durch eine Kooperation mit Prof. Soeren Lienkamp vom Institut für Anatomie an der Universität Zürich. „Mit der in der Zusammenarbeit entwickelten Analyse mittels künstlicher Intelligenz erhielten wir noch genauere Daten über die Anzahl der Podozyten als bisher“, erklärt Schindler. „Wir konnten nun erstmals zeigen, dass die genaue Podozytenzahl bei alten Mäusen signifikant verringert ist verglichen zu jüngeren Mäusen“, erläutert Schindler weiter.

Potentielle Medikamente im Blick

Die Analyse der Nierenkörperchen ergab dabei noch eine weitere Entdeckung: „Wir haben hochreine RNA aus den Glomeruli isolieren können. Das bedeutet, wir können nicht nur dreidimensionale Mikroskopie-Analysen durchführen, sondern uns auch ganz spezifisch anschauen, was molekular in den Zellen passiert“, berichtet Schindler.

„Unsere neu entwickelte Methode ‘Glomage’ wird uns in kurzer Zeit einen hohen Erkenntnisgewinn liefern, um dann viele potentielle Medikamente schnell und zuverlässig hinsichtlich ihrer Wirkung auf chronische Nierenerkrankungen zu untersuchen“, ergänzt Endlich.