Die Immunantwort des Körpers mithilfe von fluoreszierenden chemischen Sonden verstehen

EU-finanzierte Wissenschaftler haben versucht, das Verhalten von Immunzellen, die für die Bekämpfung von Krankheiten wie Krebs wichtig sind, zu verstehen. Dazu haben sie chemische Sonden verwendet, die sich „einschalten“, wenn die Zellen aktiv werden.

Gesundheit

Wissenschaftler des EU-finanzierten ENDOIMAGE-Projekts haben eine neuartige chemische Sonde entwickelt, die Informationen darüber liefern kann, wie die Immunzellen des Körpers auf eine Reihe von Krankheiten reagieren. Die Technologie, die zur Abbildung wichtiger molekularer Ereignisse bei Krebs verwendet werden kann, basiert auf chemischen Verbindungen, die fluoreszierendes Licht emittieren und Fluorophore genannt werden. Die Chemiker von ENDOIMAGE haben die chemischen Strukturen von Fluorophoren fein abgestimmt, so dass sie sich nur in einer mit einer bestimmten Krankheit verbundenen Umgebung einschalten. „Wir haben Experimente durchgeführt, die zeigen, dass diese Fluorophore spezifisch aktive Makrophagen in lebenden Organismen nachweisen können“, sagt Marc Vendrell, Dozent für Biomedizinische Bildgebung an der Universität Edinburgh, dessen Arbeit in Edinburgh durch ein Marie-Curie-Stipendium finanziert wurde. Ein Makrophage – von altgriechisch „phagein“ oder „essen“ - ist eine Fresszelle und gehört zu den Immunzellen. Makrophagen spielen eine Rolle im Verlauf vieler Krankheiten, einschließlich Krebs. „Wir haben eine Reihe von Fluorophoren entwickelt, um Makrophagen bei verschiedenen Krankheiten, einschließlich Krebs, zu untersuchen“, sagt Dr. Vendrell. „Wir entwerfen die Fluorophore und wir optimieren sie so, dass sie sich einschalten, wenn sie eine bestimmte Umgebung finden, die mit einer Krankheit oder einem biologischen Prozess verbunden ist, den wir untersuchen wollen.“ Es ist ein leistungsstarkes Werkzeug für die Echtzeit-Bildgebung. „Sobald eine der Zellen aktiv ist und fluoresziert, fällt das Signal stärker aus, als wenn wir ein Fluorophor verwenden würden, das immer fluoreszent ist“, erklärt Dr. Vendrell. „Und wir können zwischen verschiedenen Farben unterscheiden, so dass wir mehrere Signale gleichzeitig sehen können.“ Pilzzellen erkennen Fluorophore können auch Pilzzellen nachweisen. Im Gegensatz zu vielen Bakterien ist das menschliche Immunsystem normalerweise stark genug, um die meisten pilzlichen Pathogene zu töten. Wenn das Immunsystem eines Patienten jedoch sehr schwach ist, kann eine Pilzinfektion tödlich sein. „Wir haben an der Entwicklung neuer chemischer Sonden gearbeitet, die es uns ermöglichen würden, diese Pilzzellen im menschlichen Gewebe schneller zu erkennen“, sagt Dr. Vendrell und fügt hinzu, dass dies eine schnellere Diagnose und Behandlung ermöglichen werde. „Wir haben eine neue Methode entwickelt, um Fluorophore in antimikrobielle Peptide zu packen, die schnell an pilzliche Pathogene binden können“, erklärt Dr. Vendrell. Die Forscher stellten ein fluoreszierendes Tryptophan (eine Art Aminosäure) her, das anstelle der natürlichen Aminosäure eingefügt werden kann. Am Ende liegt „ein Peptid [vor], das dem natürlichen sehr ähnlich ist, aber mit einem fluoreszierenden Tag“, erklärt er. Große Auswahl an klinischen Anwendungen Diese Art von Fluorophor wurde patentiert und Merck, ein weltweiter Hauptvertreiber von chemischen Stoffen, vermarktet es als Baustein für andere Chemiker, um fluoreszierende Peptide herzustellen. Fluoreszierende Peptide können nicht nur für die Bildgebung von Pilzzellen verwendet werden, sondern auch für andere Zellen, „vorausgesetzt, das Peptid bindet an ein bestimmtes Ziel“, sagt Dr. Vendrell. Mitarbeiter weltweit arbeiten mit diesen Sonden an verschiedenen Anwendungen, fügt er hinzu. Da chemische Fluorophore nur wenige Minuten brauchen, um fluoreszierend zu werden, könnte geschädigtes Gewebe zum Beispiel zur Detektion spezifischer Zellen während der Operation besprüht werden. „Während einer Operation konnten Chirurgen zwischen aktiven und inaktiven Zellen unterscheiden und sie entsprechend behandeln“, sagt Dr. Vendrell. Im weiteren Verlauf wurde DYNAFLUORS oder Dynamically Activatable Fluorophores, ein Folgeprojekt zur weiteren Erforschung der Anwendungen dieser chemischen Sonden in der Tumorimmunologie, mit einem EU-ERC-Consolidator-Stipendium ausgezeichnet, das im Jahr 2018 beginnt.

Schlüsselbegriffe

ENDOIMAGE, DYNAFLUORS, Immunologie, Fluorophore, Fluoreszenz, Biomarker, Krebs, Krankheitserreger, Pilze, medizinische Bildgebung

Activatable Fluorescent Probes as Smart Diagnostic Tools for Microendoscopy Imaging

Die Immunantwort des Körpers mithilfe von fluoreszierenden chemischen Sonden verstehen

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