Forscher aus dem Vereinigtem Königreich entwickeln Technik zur Erfassung elektrischer Signale in lebenden Zellen
Forschern von der Universität Manchester im Vereinigten Königreich ist es gelungen, elektronische Signale einer sterbenden Hefezelle zu erfassen. Es wird erwartet, dass Wissenschaftler mithilfe dieser Technik in der Lage sein werden, den "Herzschlag" lebender Zellen zu beobachten und neue Wege für Arzneimitteltest zu entwickeln. Alle Zellen in lebenden Organismen übertragen elektrisch geladene Teilchen, die sogenannten Ionen, über ihre Membrane an andere Zellen. Dieser Prozess ist sehr wichtig, da er Zellen erlaubt, miteinander zu kommunizieren und effektiv zu überleben. Die Erfassung elektrischer Aktivitäten ist für bestimmte Bereiche des menschlichen Körpers bereits ein etablierter Teil medizinischer Diagnoseverfahren. Elektrokardiogramme und Elektroenzephalogramme werden zur Überwachung der Herz- beziehungsweise Gehirnaktivitäten weitverbreitet eingesetzt. Die Forscher aus dem Vereinigten Königreich wollten versuchen, eine Technologie zu entwickeln, die einzelne Zellen beobachten könnte, ähnlich wie ein Kardiograf die Funktion des Herzens. Mithilfe eines Apparats zur Beobachtung von Magnetfeldern in Halbleitern versuchten die Forscher, die Aktivität einer einzelnen Hefezelle zu erfassen. Hierfür veränderten sie die Temperaturspanne des Apparats und modifizierten ihn so, dass er auch in Wasser eingetaucht werden konnte, da Hefe Wasser zum Überleben benötigt. Allerdings waren die Forscher aufgrund der verringerten Empfindlichkeit des Apparats nicht in der Lage, irgendeine Aktivität zu erfassen. Zur Erzeugung einer Reaktion in der Hefezelle - einem als schwach geltendem Organismus - haben die Wissenschaftler dem Experiment Ethanol hinzugefügt. "Ethanol erhöht bekanntlich die Durchlässigkeit von Zellmembranen. Wir hofften dadurch ein Signal zu erhalten, das wir erfassen könnten", sagt Dr. Irina Barbolina, die die Versuche durchgeführt hatte. Das Hinzufügen von Ethanol erwies sich als erfolgreich und die Forscher waren in der Lage, ein Signal zu erfassen. Das Signal war das kleinst, das bisher in einer lebenden Zelle erfasst wurde, rund 100 mal kleiner als alles bis dahin Aufgezeichnete. Allerdings haben die Forscher soviel Ethanol hinzugefügt, dass die Zelle vergiftet wurde und starb. "Es war offensichtlich der letzte Atemzug der sterbenden Zelle", sagt Professor Andre Geim, der das Team in Manchester leitete. Die Gruppe ist jedoch zuversichtlich, dass es ihr durch Modifikationen ihrer Technik gelingen wird, einen effektiven Weg zum Erfassen elektrischer Signale in lebenden Zellen zu finden. "Wir haben schon einige Ideen, wie wir die Empfindlichkeit des Detektors in Wasser verbessern können und das nächste Mal werde wir auch einen etwas aktiveren Mikroorganismus, wie zum Beispiel eine Amöbe, verwenden", sagt Professor Geim. "Das wahrscheinlich bedeutendste Ergebnis ist, dass wir ein wichtiges Ziel definiert haben. Zell-Kardiogramme können nicht mehr als absurd oder als Science-Fiction abgetan werden." Die Kenntnis der durchschnittlichen Muster elektrischer Aktivitäten in Zellen wird es den Forschern erlauben, die Wirkungen unterschiedlicher Medikamente auf sie zu beobachten. Dies könnte zur Entwicklung früher Schutzmaßnahmen bei Arzneimitteltests führen. Darüber hinaus könnte die Kontrolle der elektrischen Aktivitäten zur Beobachtung der Umweltauswirkungen durch Verschmutzung auf Mikroorganismen genutzt werden.
Länder
Vereinigtes Königreich