Neues Verfahren beschleunigt Wirkstoffentwicklung
Forscher am Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie (EMBL) in Grenoble, Frankreich, entwickelten ein neues Verfahren, mit dem bis zu 15 Fluoreszenzmarker in einem Schritt in eine Säugerzelle eingebracht und, wie sie berichten, Entwicklung und Screening von Wirkstoffen deutlich beschleunigt werden könnte. Die Studie wurde teilweise durch das Projekt P-CUBE (Protein production platforms) finanziert, das die EU für den Ausbau von Forschungsinfrastrukturen unter dem Siebten Rahmenprogramm (RP7) mit einem Budget von 6,6 Mio. EUR ausgestattet hat. Bereits zuvor hatte Dr. Imre Berger vom EMBL mit einer Methode brilliert, die ähnlich wie ein Make-up-Pinsel in nur einem Durchgang verschiedene Zellkomponenten gleichzeitig einfärbt, d.h. die Zellbestandteile werden mit Fluoreszenzmarkern verschiedenfarbig markiert, der Zellkern beispielsweise blau, Tubulin (ein Proteinbaustein im Zytoskelett von Zellen) gelb, Mitochondrien rot, Membranen von Vesikeln (sogenannte Endosome) türkis und andere Membranstrukturen violett. Diese von Dr. Berger als Teil der MultiBac-Methode entwickelte Vorgängertechnologie wird bei der Expression von Proteinkomplexen in Insektenzellen eingesetzt. In der neuen Studie, die im Fachblatt Nature Communications vorgestellt wird, berichten Dr. Berger und Philipp Berger vom Paul Scherrer Institut PSI in Villigen, Schweiz, wie sie gemeinsam die Methode weiterentwickelten und erstmals auch für den Einsatz in Säugetierzellen, zu denen auch menschliche Zellen gehören, optimierten. Im Wesentlichen beruht die Methode auf der effizienten Herstellung eines einzelnen Vektors, der eine theoretisch unbegrenzte Menge fremder Gene ins Innere einer Zelle transferieren soll. Der bisherige Rekord liegt bei 15 Genen, die auf diese Weise ins Erbgut einer Zelle eingeschleust wurden. Jedes von einem Gen kodierte Protein kann einen Fluoreszenzmarker tragen, wodurch die Markierung mehrerer Komponenten sehr viel effizienter wird als früher. Das neue Markierungsverfahren MultiLabel könnte damit die Entwicklung und das Screening von Wirkstoffen deutlich beschleunigen, da viele zelluläre Komponenten, die an einem vorgegebenen pathogenen Prozess beteiligt sind, zielgenau markiert und über den Verlauf der Erkrankung kontrolliert werden können. "Die heterologe Expression insbesondere bei mehrfach transgenen Säugerzellen gilt derzeit in der experimentellen Biologie als Schlüsseltechnologie", heißt es im Forschungsbericht. "Die Koexpression fluoreszenzmarkierter Proteine ermöglicht die gleichzeitige Analyse mehrerer Parameter in lebenden Zellen, durch simultane Herstellung von Proteinen kann Einfluss auf die Entwicklung von Stammzellen genommen werden. Derzeitige Technologien für die Multiproteinproduktion in Säugerzellen sind technisch aufwändig, unflexibel und zeitraubend." MultiLabel wird von den Forschern als "innovatives und hocheffizientes, plasmidbasiertes eukaryotisches Expressionssystem" gefeiert. Das Projekt P-CUBE soll europäischen Forschern einen breiteren und einfacheren Zugang zu hochmodernen Methoden für die Klonierung, Expression, Proteincharakterisierung und -kristallisation ermöglichen. Mit diesem Ziel treffen sich die am Projekt beteiligten britischen und schweizerischen Forscher regelmäßig zum fachlichen Austausch, um Technologien zu verbessern, Verfahren zu standardisieren und letztendlich ganz Europa an den Forschungsergebnissen teilhaben zu lassen.
Länder
Schweiz, Frankreich, Vereinigtes Königreich