Höhere Auflösung bei der Hirnbildgebung
Im Nervensystem läuft die Kommunikation zwischen Neuronen wie auch mit anderen Zelltypen über spezialisierte Strukturen (Synapsen). In diesen Synapsen werden mithilfe von Neurotransmittern und deren Rezeptoren elektrische in chemische Signale umgewandelt. Neuere Studien zeigten nun, dass Neurotransmitterrezeptoren in die Synapsen hinein- und hinausdiffundieren, was neue spektakuläre Einblicke in die synaptische Übertragung und Anpassung liefert. Schwerpunkt des EU-finanzierten Projekts DEEPNMDAR (Deep brain tissue imaging of glutamate NMDAR) war daher, die Oberflächendiffusion des Glutamatrezeptors N-Methyl-D-Aspartat (NMDAR) zu untersuchen, insbesondere an Schnitten des intakten Hippocampus in natürlicher Umgebung. Für diese Zwecke wurden künstlich erzeugte NMDAR im Hippocampus von Rattenmodellen exprimiert. Um das starke Hintergrundrauschen bei der Einzelmoleküldarstellung zu vermeiden, wurden Nanopartikel als Tracer verwendet. Verschiedenste Arten von Nanopartikeln wurden in Form von Quantenpunkten und Nanoröhrchen erzeugt und dann chemisch modifiziert, damit sie mit einzelnen Molekülen in Gehirnzellen interagieren. Dabei kam es auch darauf an, zelluläre Toxizität zu vermeiden. Schließlich wurden Nanopartikel mit günstigen optischen Eigenschaften ermittelt und die Bedingungen optimiert, um einzelne Rezeptoren in Hirnschnitten sichtbar zu machen. In der nächsten Projektphase testete man die Nanosonden in vivo an Versuchstieren. Insbesondere gelang es, einzelne Kohlenstoffnanoröhren in akuten Hirnschnitten darzustellen und damit den extrazellulären Raum des Gehirns detailliert zu erfassen. Insgesamt belegt DEEPNMDAR, dass sich Nanosonden für die Abbildung des Gehirns in bislang unerreichter Auflösung eignen. Die Daten, die sich mit dieser sensiblen Technik gewinnen lassen, können dazu beitragen, viele bislang unbekannte Prozesse zu beschreiben.
Schlüsselbegriffe
Bildgebung, Nanopartikel, Nervensystem, Neuron, NMDAR, Hippocampus, Quantenpunkt, Nanoröhrchen Nanosonde
