Neue Methoden ebnen den Weg für empfindlichere und genauere Diagnostik
EU-finanzierte Wissenschaftler in Schweden haben eine neuartige Methode entwickelt, um genetische Variation direkt in individuellen Zellen und in Geweben zu untersuchen. Ihre in der Fachzeitschrift Nature Methods veröffentlichten Ergebnisse bieten wertvolle Einblicke in die Genexpression beim Menschen und könnten diagnostische Tests erheblich verbessern. Die neue Methode ist ein Ergebnis zweier EU-finanzierter Projekte: COMICS ("Comet assay and cell array for fast and efficient genotoxicity testing"), das mit 3.2 Mio. EUR aus dem Themenbereich "Biowissenschaften, Genomik und Biotechnologie im Dienste der Gesundheit" des Sechsten Rahmenprogramms (RP6) ausgestattet wurde, um zuverlässige Wege zum Testen der Auswirkungen von chemischen Stoffen auf das menschliche Genmaterial zu entwickeln, und READNA ("Revolutionary approaches and devices for nucleic acid analysis"), das 12 Mio. EUR unter dem Themenbereich Gesundheit des Siebten Rahmenprogramms (RP7) erhielt, um Nukleinsäureanalysemethoden zu revolutionieren. Genotoxische chemische Stoffe greifen in den normalen Prozess der DNA- (Desoxyribonikleinsäure) Reparatur ein und können das Krebsrisiko beim Einzelnen erhöhen. Bis heute wird fieberhaft nach zuverlässigen, sehr empfindlichen Methoden geforscht, um die Auswirkungen dieser Verbindungen zu bestimmen. Existierende Methode können nur große Zellgruppen analysieren und sind oft zeitaufwendig und fehleranfällig. Der neuen Studie zufolge, die von Dr. Mats Nilsson von der Universität Uppsala, Schweden, geleitet wurde, ist die Empfindlichkeit dieser Assays nicht ausreichend: In seltenen Zellen können Moleküle leicht übersehen werden und man kann nicht sagen, welche der entdeckten Moleküle aus welchen Zellen stammen. Das stellt ein ernsthaftes Hindernis etwa für diagnostische Krebstests dar, weil Tumore sowohl aus gesunden als auch aus kranken Krebszellen bestehen. Neue Assays mit Einzelmolekülsensitivität seien daher von wesentlicher Bedeutung, so der Autor. Unter Zuhilfenahme früherer Methoden, die von demselben Team entwickelt worden waren, gelang es den Forschern messenger RNA (mRNA) in eine Art DNA-Molekül zu konvertieren, das durch "Padlock probes", fluoreszierende Proben, die sich nach Hybridisierung an die DNA anhängen, entdeckt werden kann. Dadurch wurde das Studium der DNA-Reparatur auf molekularer Ebene in individuellen Zellen möglich. "Durch diese Methode können wir biologische Prozesse in individuellen Zellen untersuchen, im Gegensatz zu den Durchschnittszuständen großer Zellblöcke", erklärte Dr. Nilsson. Die meisten Assays führen zu Ergebnissen, die einen Durchschnitt für eine große Zellmenge darstellen. In einer bestimmten Probe können Signale, die auf die Arbeitsweise einer kleinen Minderheit von Zellen hinweisen, durch die von der Mehrheit der Zellen produzierten Signale überdeckt werden. Padlock-Proben könne die Signale der Zellenminderheit verstärken, und damit wird es möglich, die genetische Variation direkt auf der mRNA-Ebene (bei Molekülen, die von aktiven Genen produziert werden) in Zellen in mikroskopischen Präparaten zu bestimmen. Das hat wichtige Implikationen für die Untersuchung von Tumorgewebe. Diese neuartige Methode eröffnet den Wissenschaftlern auch die Möglichkeit für das Studium genetischer Varianten in verschiedenen Zell- und Gewebetypen, da die Proben zur Unterscheidung ähnlicher Gensequenzen verwendet werden können. "Jetzt sollte es möglich sein, die Nadel im Heuhaufen zu finden", so Dr. Nilsson. "Das sollte zu empfindlicheren und genaueren Diagnostischen Methoden führen, wodurch sich die Aussichten auf die richtige Behandlung des Patienten verbessern."
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