Neues Verfahren ermöglicht zerstörungsfreie Transkriptomik

Bislang war die Untersuchung des Transkriptoms meist mit einer Lyse der jeweiligen Zellen verbunden. Ein neues Verfahren ermöglicht nun, die Genexpression zerstörungsfrei und über mehrere Tage hinweg aus Zellen abzulesen. Dadurch öffnen sich neue Möglichkeiten für die Forschung, zum Beispiel mit Stammzellen und Organoiden.

Ein Team der Technischen Universität München (TUM) und von Helmholtz Munich hat eine neue Methode entwickelt, um immer wieder aktuelle Geninformationen aus lebenden Zellen zu gewinnen. Die Ergebnisse ihrer Arbeit sind jüngst in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht worden.

Zerstörungsfreie Transkriptomanalyse

Normalerweise müssen Zellen für eine Transkriptom-Analyse aufgelöst werden, was eine wiederholte Messung an denselben Zellen unmöglich macht. Die Forschenden um Gil Westmeyer, Professor für Neurobiological Engineering an der TUM, nutzen für ihren neuen Untersuchungsprozess virusähnliche Partikel. Diese schleusen RNA-Transkripte in winzigen Bläschen aus der lebenden Zelle hinaus. Das Verfahren bezeichnen die Wissenschaftler deshalb als „Non-destructive Transcriptomics via Vesicular Export“ (NTVE).

Die RNA wird dann außerhalb der Zelle aus den Vesikeln extrahiert und analysiert. Die Forschenden können so feststellen, welche Gene gerade aktiv sind. Die Ergebnisse der mit dem neuen Prozess gewonnenen Informationen stimmen mit Vergleichsmessungen nach der herkömmlichen Standardmethode überein – ohne den gravierenden Nachteil der dauerhaften Zerstörung der untersuchten Zelle.

Stammzellen, Transplantationen und Organoide

Die neue Methode erlaubt dadurch Probenahmen und die Analyse der Genexpression über mehrere Tage hinweg. So lässt sich etwa die Entwicklung von menschlichen induzierten Stammzellen (hiPSC) zu Herzmuskelzellen oder Keimblättern engmaschig überwachen. Auch murine Neuronen und Co-Kulturen mit verschiedenen Zelltypen können untersucht werden, insbesondere die Kommunikation zwischen den Zellen.

„Diese Methode stellt der biomedizinischen Forschung ein mächtiges neues Instrument zur Verfügung. Wir werden tagesgenaue Einblicke in die Reifung und Funktionalität von Stammzellen erhalten. Das könnte zukünftige Zelltherapien zielgenauer und effektiver machen“, betont Westmeyer.

Darüber hinaus ermögliche es die Methode, Zellen genetisch auf die Implantation in Geweben vorzubereiten, ergänzen die Autoren. Und auch für die Langzeitanalyse von Organoiden sowie für die weitere Erforschung von Tumoren und ihrer Kommunikation könne das Verfahren genutzt werden.

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