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Molekularbiologie

Zelluläres Profiling

München, 27.07.2018

LMU-Wissenschaftler haben eine Methode, die den molekularen Fingerabdruck einzelner Zellen erfasst, entscheidend verfeinert.

Bild: Enrico Khatchapuridze, LMU

Der menschliche Körper besteht aus etwa 13 Billionen Zellen – und jede hat ihr eigenes Profil. Selbst Zellen einer Gewebeart können sich voneinander unterscheiden. Und auch ihre Aktivität kann über die Zeit schwanken. Um diese Heterogenitäten und die komplexen Mechanismen im Organismus zu entschlüsseln, sind Einzelzellanalysen ein wichtiges Werkzeug. „Sie revolutionieren gerade die Biologie“, wie der LMU-Biologe Professor Wolfgang Enard sagt. Mit seinem Team hat Enard nun eine besonders sensitive Methode noch weiter verbessert. Ihr neues Verfahren stellen die Wissenschaftler im Fachmagazin Nature Communications vor.
Die sogenannte Einzelzell-RNA-Sequenzierung ermöglicht es, von einzelnen Zellen einen molekularen Fingerabdruck zu erstellen. Dabei wird untersucht, welche Boten-RNA-Moleküle in genau dieser Zelle vorhanden sind. Die Boten-RNA übermittelt die in der DNA gespeicherten Informationen an die Ribosomen, wo die entsprechenden Proteine synthetisiert werden. Das Inventar an Boten-RNA gibt daher Auskunft über die Aktivität der Zelle: Es zeigt, welche Gene zum Zeitpunkt der Analyse aktiv waren, wie die Zelle reguliert wird und was passiert, wenn Krankheiten entstehen.

Für eine solche technisch anspruchsvolle Einzelzell-RNA-Sequenzierung gibt es unterschiedliche Verfahren. Gemeinsam ist all diesen Methoden, dass die Boten-RNA mithilfe von Enzymen in DNA umgeschrieben wird, die anschließend vervielfältigt und sequenziert wird. Die sogenannte SCRB-seq Methode haben die Wissenschaftler nun systematisch verbessert und dadurch ihre Sensitivität erhöht. „Unser Trick ist es, dass wir eine Substanz zugeben, durch die die Reaktion schneller erfolgt, sodass mehr RNA-Moleküle in DNA umgeschrieben werden können“, sagt Enard. Eine weitere Modifikation der Wissenschaftler bewirkt, dass die entstehende DNA möglichst gleichmäßig vervielfältigt wird, also nicht bestimmte DNA-Moleküle bevorzugt werden. „Insgesamt machen diese Modifikationen unsere Methode zu einer der effektivsten und kostengünstigsten, die derzeit zur Verfügung stehen“, so Enard.

Die Einzellzell-RNA-Sequenzierung ist unter anderem ein unverzichtbares Hilfsmittel für den „Human Cell Atlas“, ein internationales Großprojekt, ähnlich ehrgeizig wie seinerzeit das Humangenomprojekt. Dabei sollen analog zur Entschlüsselung des Genoms alle menschlichen Zellen vom Embryo bis zum Erwachsenen anhand ihrer Genaktivität katalogisiert werden. Dies könnte das Wissen über den menschlichen Körper und die Entstehung von Krankheiten entscheidend voranbringen, hoffen die beteiligten Wissenschaftler, zu denen auch Enard gehört.
Nature Communications 2018


Mehr Informationen zum Thema:
Die Identität der Zellen

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