21.05.2019 09:00
Sichtbare Fresszellen
Visualisierung von Mikroglia im Hirngewebe durch Einschalten von Fluoreszenz
Bestimmte Aufgaben des Immunsystems im Gehirn werden von Zellen des Typs Mikroglia erfüllt. Mit einer eigens entwickelten Fluoreszenzsonde können Forscher aus Korea und Singapur diese Art von Fresszellen nun direkt markieren und durch Bildgebung sichtbar machen. Dies gelang in Zellkultur und im Mausmodell. Wie die Forscher in der Zeitschrift Angewandte Chemie ausführen, löst ein Mikroglia-spezifisches Genprodukt die Fluoreszenz aus und lässt die Zellen unter dem Mikroskop leuchten.
Normalerweise werden die verschiedenen Zellsorten in lebendem Gewebe mit Antikörpern markiert und dann durch bildgebende Verfahren nachgewiesen. Hierfür müssen zunächst Antikörper entwickelt werden, die zellspezifische Proteine erkennen und an sie binden. Fluoreszenzfarbstoffe färben dann wiederum die Antikörper an. Könnten Fluoreszensonden direkt an die gesuchten Zellen oder deren Komponenten binden, ließe sich die teure Antikörperproduktion vermeiden. Young-Tae Chang von der Pohang University of Science and Technology in Korea und Kollegen haben nun eine fluorogene Mikroglia-selektive Sonde entwickelt. Da ihre Fluoreszenz von der Genexpression abhängt, könnte sie sich besonders für das Studium von neuronalen Erkrankungen eignen.
Plötzlich gesund
Fortschreitende Naturerkenntnis, ganz allgemein gesprochen, ‘Wissenschaft’, ist der stärkste Feind des medizinischen Wunders. Was unseren Vorfahren als Wunder erschien, was einfache Naturvölker heute noch in heftige Erregung versetzt, das berührt den zivilisierten Menschen längst nicht mehr.
Doch es gibt einen Gegensatz, der jedem Denkenden sofort auffällt: der unerhörte, durchaus nicht abgeschlossene Aufstieg der wissenschaftlichen Heilkunde und die ebenso unerhörte Zunahme der Laienbehandlung und der Kurpfuscherei. Man schätzt die Zahl der Menschen, die der Schulmedizin kein Vertrauen schenken, auf immerhin 50 Prozent.
Wie kann es sein, daß Laienbehandler und Kurpfuscher immer wieder spektakuläre Erfolge aufweisen, von denen die Sensationspresse berichtet?
Der Autor geht dieser Frage nach und kommt zu interessanten Erkenntnissen, aus denen er Vorschläge für eine bessere Krankenbehandlung durch seine ärztlichen Standesgenossen ableitet.
Um eine geeignete Fluoreszenzsonde zu identifizieren, durchkämmten die Forscher eine Bibliothek von vielversprechenden Kandidatenmolekülen. Am deutlichsten zeigte ein fluorogenes Molekül, das die Wissenschaftler CDr20 für &8222;Designation red 20“ nannten, Mikroglia im Hirngewebe an.
Die Forscher untersuchten dann die molekulare Grundlage dieser Erkennung. Zentraler Baustein der Sonde ist eine Styroleinheit mit phenolischer Gruppe. Andere Moleküle, die diese Gruppe nicht hatten, gaben unspezifische oder gar keine Signale. Dann wollten die Forscher wissen, welche Zellkomponente die Sonde genau erkennt. Genetische Studien wiesen auf die enzymatische Aktivität eines Proteins namens Ugt1a7c als Fluoreszenzauslöser hin.
Genauere Untersuchungen ergaben dann, dass dieses Ugt1a7c-Protein die Kopplung von CDr20 mit einer Glucoronsäureeinheit katalysiert, und ohne diesen gebundenen Rest fluoresziert CDr20 nicht. Ugt1a7c ist ein Enzym aus der Ugt-Genfamilie. „Interessanterweise war von der Ugt-Genfamilie nur das Ugt1a7c-Gen in Mikroglia angereichert“, entdeckten die Autoren. Dies würde die Spezifität erklären: Mikroglia exprimieren das Enzym Ugt1a7c. Dieses Enzym fügt an die phenolische Einheit des CDr20 eine Glucuronosylgruppe an und schaltet somit die Fluoreszenz ein.
Auch im lebenden Gehirn funktionierte die Mikroglia-Fluoreszenzmarkierung mit anschließender Bildgebung. Die Forscher inkubierten einen ganzen Mausembryo mit der Sonde und beobachteten zellspezifische Fluoreszenz im Gehirn. Auch nach Injektion von CDr20 in eine Maus mit systemischer Entzündung ließen sich die Mikroglia spezifisch nachweisen. Im Gehirn übernehmen Mikroglia die Immunantwort auf Infektionen.
Neuronale Störungen wie Alzheimer und Schlaganfall gehen oft mit entzündlichen Prozessen einher. Mit der neuen fluorogenen Sonde hätte man jetzt einen neuen Ansatz, die Entwicklung von Mikroglia im Gehirn genauer zu beobachten.
Angewandte Chemie: Presseinfo 14/2019
Autor: Young-Tae Chang, POSTECH (Rep. Korea)
Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.
Originalpublikation:
https://doi.org/10.1002/ange.201903058
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Chemie, Medizin
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