Mit schaltbaren Sonden HIV nachspüren
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- Mittels Überlagerung einer fluoreszenzmikroskopischen Aufnahme des Zellskelett (grau) mit einer hochauflösenden Rekonstruktion chemisch geschalteter Sonden(gelb-rot)- wollen Forscher molekulare Abläufe in Zellen künftig genauer darstellen. Quelle: D.-P. Herten, Heidelberg
16.04.2014 -
Mehr als 35 Millionen Menschen sind weltweit mit dem HI-Virus infiziert. Bis heute kann die Immunschwächekrankheit AIDS zwar medikamentös gut behandelt, aber noch nicht geheilt werden. Die molekularen Vorgänge einer HIV-Infektion sind trotz vieler Fortschritte noch nicht in allen Details geklärt. Um HIV-Patienten gezielter behandeln zu können, ist dieses Wissen aber von entscheidender Bedeutung. Im Rahmen des Verbundprojektes „Chemische Schalter und Klickchemie zur hochauflösenden Mikroskopie“ wollen Experten aus Wissenschaft und Industrieforschung in den nächsten drei Jahren nun neue Methoden und Technologien für eine hochauflösende Mikroskopie entwickeln. Sie setzen dabei auf molekulare Sonden, die sich chemisch schalten lassen. Das Verbundprojekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 4,6 Millionen Euro gefördert.
Im Vorhaben „Chemische Schalter und Klickchemie zur hochauflösenden Mikroskopie“ oder auch Switch Click Microscopy genannt, werden bis Herbst 2016 Wissenschaftler der Universität Heidelberg, vom European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Heidelberg und der Universität Würzburg mit Fachleuten aus vier Unternehmen zusammenarbeiten. Das Forscherteam hat dabei ganz bewusst die HI-Viren als Testobjekt für die von ihr neu zu entwickelnden Technologien gewählt. Denn das Virus verändert sich ständig und bedarf daher stets neuer Behandlungsmethoden. „Durch die Aufklärung der Wirkungsweise und der Vermehrung von HIV können gezielt Methoden zur Diagnose und Therapie erforscht und entwickelt werden“, erklärt Projektkoordinator Dirk-Peter Herten. Die Forscher wollen sich dabei vor allem auf die Veränderungen der sogenannten T-Zellen des Immunsystems konzentrieren, die durch das HIV-Protein Nef hervorgerufen werden.
Synthetische Sonden steuern Fluoreszenz
Ein Ziel des Projektes ist es, bisherige Methoden der Lichtmikroskopie weiter zu entwickeln, um diese Prozessabläufe genauer untersuchen zu können. „Der Schlüssel liegt in der Entwicklung neuer Fluoreszenzsonden“, sagt Herten. Dafür wollen die Forscher fluoreszierende Sonden synthetisieren, deren Eigenschaften durch chemische Reaktionen gesteuert werden. Durch die Zugabe bestimmter Reagenzien soll die Fluoreszenz gezielt kontrolliert werden. „Der neue Ansatz zur hochaufgelösten Fluoreszenzmikroskopie kann dadurch unabhängig von lichtgetriebenen Prozessen funktionieren“, sagt Projektkoordinator Herten. Zugleich wollen die Forscher, die Methoden der Markierung von Proteinen verbessern, um Artefakte und unspezifische Signale in der Bildgebung später zu vermeiden.
Hochauflösung in 3D-Form
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Ein weiteres Forschungsfeld sind optische Technologien, die hochauflösende und zugleich dreidimensionale Darstellungen ermöglichen. „Die Verbesserung der mikroskopischen Abbildung erleichtert das Verständnis der biologischen Prozesse um das Immundefizienz-Virus HIV. Mit diesem Wissen kann auch die Suche nach neuen AIDS-Wirkstoffen gezielter ausgerichtet werden“, sagt Herten. m Rahmen des Verbundprojektes sollen in den nächsten drei Jahren auch ganz neue Techniken für die Mikroskopie entstehen, die beispielsweise die Zugabe von Reagenzien während der Untersuchung erleichtern oder Lichtquellen, deren Leistung und Wellenlängen auf die neuentwickelten Fluoreszenzfarbstoffe abstimmen. All diese Technologien sollen anhand handelsüblicher Mikroskopiesysteme verwirklicht werden, um später einen breiten und somit kostengünstigen Einsatz zu garantieren.
