Ein Team der Ludwig-Maximilians-Universität, des LMU Klinikums und Helmholtz Munich haben eine neue Methode namens WildDISCO entwickelt, die herkömmliche Antikörper und fluoreszierende Marker verwendet, um den gesamten Körper eines Tieres bildlich dazustellen. Diese revolutionäre Technik liefert detaillierte 3D-Karten für ein besseres Verständnis von biologischen Systemen und Krankheiten. Mit Hilfe von KI können damit in Zukunft Krankheitsverläufe ohne den Einsatz von Tiermodellen vorhergesagt werden.
Mit WildDISCO können komplexe Prozesse in gesunden und kranken Körpern leichter aufgefasst und verstanden werden, wodurch die Technik eine Möglichkeit für bedeutsame Fortschritte in der medizinischen Forschung bietet. In der Vergangenheit waren Wissenschaftler:innen auf genetisch veränderte Tiere oder spezialisierte Marker angewiesen, um bestimmte Strukturen und Zellen im gesamten Körper eines Tieres sichtbar zu machen - mit teuren und zeitaufwendigen Methoden.
Die Forschenden haben nun eine neue Methode namens WildDISCO veröffentlicht, die herkömmliche Antikörper verwendet, um den gesamten Körper von Mäusen zu visualisieren. Dadurch können detaillierte dreidimensionale Karten von gesunden und kranken Strukturen im Körper von Säugetieren auf einfache und kostengünstige Weise erstellt werden.
Der entscheidende Faktor für den Erfolg dieses Projekts war die gleichmäßige Verteilung relativ großer Antikörper gekoppelt mit fluoreszierenden Markern in jeder Zelle eines Tieres. Prof. Ali Ertürk und sein Team identifizierten ein spezielles Molekül, das die Durchlässigkeit von Zellmembranen erhöht und eine tiefe und gleichmäßige Verteilung von standardmäßigen Antikörpern ohne Aggregation ermöglicht. Fortgeschrittene computergestützte Werkzeuge können dann körperweite Karten über die Lokalisation der Moleküle erstellen, die von Interesse sind.
Mit WildDISCO waren die Forscher:innen in der Lage, detaillierte Karten der zellulären Strukturen und schließlich Ganzkörper-Atlanten von Mäusen zu erstellen mit Fokus auf dem Nervensystem, den lymphatischen Gefäßen, den Blutgefäßen und den Immunzellen. Die Ganzkörper-Atlanten stellt WildDISCO für die wissenschaftliche Gemeinschaft online zur Verfügung. Das hochwertige und umfangreiche Bildmaterial ist geeignet für das Training von KI-Algorithmen, die große Datensätzen benötigen. Ziel ist, künstlichen Intelligenz zu nutzen, um komplexe biologische Systeme zu simulieren, um Krankheiten zu verstehen und neue Behandlungsmethoden effizienter zu entwickeln.
Die Methode bietet u.a. bereits jetzt eine Grundlage für die Modellierung von komplexen biologischen Systemen und Krankheiten, indem beispielsweise der Verlauf von Krebsmetastasierung vorhergesagt werden kann und Entscheidungen zur Effektivität bei Krebs-Mikrometastase erleichtert werden.