Forschenden der Technischen Universität München (TUM) und von Helmholtz Munich ist es gelungen, genetische Vorgänge in lebenden Zellen wiederholt zu analysieren, ohne die Zellen dabei zu zerstören. Die neue Methode eröffnet damit neue Möglichkeiten für die Stammzellforschung, die Entwicklung von Zelltherapien sowie die Untersuchung von Medikamentenwirkungen.
Bislang mussten Zellen für sogenannte Transkriptom-Analysen aufgelöst werden. Dabei wird untersucht, welche Gene in einer Zelle gerade aktiv abgelesen werden. Wiederholte Messungen an derselben Zelle waren dadurch nicht möglich. Das Team um Gil Westmeyer, Professor für Neurobiological Engineering an der TUM, hat nun einen neuen Untersuchungsprozess entwickelt: NTVE („Non-destructive Transcriptomics via Vesicular Export“).
Die Forschenden nutzen dabei virusähnliche Partikel, die Boten-RNA – also aktive Genprodukte – in winzigen Bläschen aus lebenden Zellen hinausschleusen. Anschließend wird die RNA außerhalb der Zelle aus diesen Transportbläschen extrahiert und analysiert. Auf diese Weise können Forschende feststellen, welche Gene zu dem Zeitpunkt aktiv sind, ohne die Zelle dauerhaft zu schädigen.
Die mit der neuen Methode gewonnenen Ergebnisse stimmen den Angaben zufolge sehr gut mit Vergleichsmessungen der bisherigen Standardverfahren überein. Gleichzeitig entfällt der entscheidende Nachteil der Zerstörung der untersuchten Zellen. Wiederholte Probenahmen werden über mehrere Tage hinweg möglich. So kann etwa die Entwicklung von Stammzellen zu Herzmuskelzellen oder Keimblättern engmaschig überwacht werden. Auch bei Neuronen und Mischungen verschiedener Zelltypen funktioniert das Verfahren, wodurch sich zudem die Kommunikation zwischen Zellen analysieren lässt.
Die Forschenden sehen darin ein wichtiges neues Werkzeug für die biomedizinische Forschung. Künftig könnten dadurch genauere Einblicke in die Reifung und Funktionalität von Stammzellen gewonnen werden. Zudem eröffnet die Methode Möglichkeiten, Zellen genetisch auf die Implantation in Gewebe vorzubereiten.
Darüber hinaus könnte NTVE künftig für die Langzeitanalyse von Organoiden eingesetzt werden. Auch für die Erforschung von Tumoren und ihrer Kommunikation zwischen Zellen sehen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Potenzial.