23/05/2012 - nichtinvasive intrazelluläre Thermometer

Menéame

Ein Team des Instituts für Photonenwissenschaften (ICFO) hat eine Technik entwickelt, um die Temperatur im Zellinneren zu messen, ohne seinen Stoffwechsel zu verändern. Die Entdeckung könnte nützlich sein, um gesunde Zellen von Krebszellen zu unterscheiden und die Zellprozesse besser zu kennen.

Die Temperatur regiert viele der lebenswichtigen Prozesse der Zelle, wie ihre Teilung und Stoffwechsel. Ein europäisches Forschungsteam, das vom Institut für Fotonik (ICFO) geleitet wird und mit dem Severo Ochoa ausgezeichnet wird, hat in der Zeitschrift Nano Letters eine nichtinvasive Methode veröffentlicht, die schnellere und präzisere Daten zur Messung der intrazellulären Wärme aus fluoreszierenden grünen Proteinen (GFP) liefert.

"Ein einzigartiges Merkmal unserer Methode ist, dass sie keinen Zellprozess verändert," sagt SINC Romain Quidant, ICFO Forscher und Koordinator der Studie. Im Gegensatz zu anderen Techniken verändert diese Methode weder das Zellverhalten, noch verändert sie das Zellverhalten. Sie erfordert weder die Einführung eines Moleküls noch eines anderen temperaturempfindlichen synthetischen Nanoobjekts.

Eine der vielversprechendsten Anwendungen ist es, die Zellprozesse besser zu verstehen, wie diejenigen, die in die Metastasen verwickelt sind. Darüber hinaus könnte die Möglichkeit, Informationen über die intrazelluläre Temperatur zu erhalten, auch genutzt werden, um "normale Zellen schnell und nichtinvasiv von Krebszellen zu unterscheiden," erzählt SINC Sebastian Thompson Parga, Forscher des ICFO und Koautor der Arbeit.

Die Informationen über die Temperatur

Durch die intrazelluläre Temperatur lässt sich ableiten, wie die Energie, die der Körper in die unkontrollierte Reproduktion von Krebszellen investiert, fließt.

In dieser interdisziplinären Arbeit nutzt die Biologie physikalische Messungen der Energieübertragung, um Prozesse wie Genexpression, Stoffwechsel und Zellteilung zu untersuchen.

Die Technik, die Sie verwenden, ist bekannt als 'Anisotropie der Fluoreszenz-Polarisation' (FPA), da sie die Polarisationsdifferenz zwischen dem Licht, das die Leuchtstoffmoleküle erhalten, und dem Licht, welches danach ausstrahlt, messen lässt. Quidant sagte: "Diese Polarisierungsdifferenz (Anisotropie) ist direkt mit der Rotation der GFP-Moleküle und damit mit der Temperatur verbunden."

Das fluoreszierende Grün der Proteine hat einen Preis

Die Autoren der Forschung stellen sicher, dass Biologen diese Technik in ihre experimentellen Montagen implementieren und die Zelltemperatur als ein weiteres beobachtbares Daten zu erhalten. Wenn im Jahr 2008 Osamu Shimomura, Martin Chalfie und Roger Y. Tsien nahmen den Nobelpreis für Chemie für die Entdeckung und Entwicklung von FFP, ebneten viele der Komplikationen der biochemischen Forschung.

Im Bereich der Molekularbiologie wurden bereits verschiedene Techniken zur Überwachung der Temperatur im Zellinneren vorgeschlagen, aber die Forscher waren bei der Messung der Intensität und des Spektrums ihrer Fluoreszenz eingeschränkt.

Darüber hinaus könnte die Möglichkeit, die intrazelluläre Temperatur zu messen, die Grundlage für die Entwicklung eines noch wenig erforschten Feldes bilden: die thermische Biologie auf Zellebene.

Nach Angaben der Autoren der Studie besteht der nächste Schritt darin, die Empfindlichkeit und die Auflösung der Methode zu verbessern. Um dies zu erreichen, arbeiten die Forscher daran, die Eigenschaften von fluoreszierenden Proteinen zu verbessern und die Methode zur Erkennung ihres 'Thermometers' zu optimieren.

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Bibliographische Referenz:

Donner, J.S.; Thompson, S.A.; Kreuzer, M.P:; Baffou, G, Quidant, R. “Mapping intracellular temperature using green fluorescent protein”. Nano Letters, 6 de marzo de 2012. DOI: 10.1021/nl300389y

Bild: Quelle Wikipedia

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