Leuchtreklame auf der Zellmembran

20. Juli 2006
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Quallen der Gattung Aequorea victoria werden bis zu 20cm groß und vertilgen auch schon mal die eigenen Kollegen. Aber das war es nicht, was das Interesse der Biologen ausmachte. Es waren die Hunderte von hell leuchtenden Punkten am Rand des Glockenkörpers, die vor mehr als zwölf Jahren die Zellbiologie revolutionierten und heute das automatische Tracken leuchtender Proteine ermöglichen.

Tracken von gentechnisch hergestellten Markern

Ausgerechnet eine Quallenart (Jellyfish) im Pazifischen Ozean lieferteder Wissenschaft, speziell der Zellbiologie, einen revolutionärenDurchbruch. Es handelte sich um die Aequorea victoria, deren helllumineszierende Punkte zur Basis für das grün fluoreszierende Protein(GFP) werden sollten. Die entsprechenden Gene der Qualle wurdenisoliert und geklont und sind seitdem gentechnisch herstellbar. 1994gelang es Doug Prashererstmals, das GFP als Marker für andere Proteine zu benutzen. Seitdemist diese Technik in wenigen Jahren zu einer Standardmethode derZellbiologie geworden. Biologen nutzen diese Möglichkeit, um lebendeZellen mikroskopisch zu analysieren und heraus zu bekommen, wie siearbeiten. Die manuelle Arbeit ist eine mühselige und zeitaufwändigeAngelegenheit, die ein neu vorgestelltes Computersystem, namens CellTracker , automatisch und schneller machen könnte.

Automatisches Tracking zwischen Zellmembran und Nukleus

CellTracker ist eine Software, die von Biologen zusammen mit Computer-Experten der Manchester University UKentwickelt wurde. Sie steht allen Wissenschaftlern im Internet zurfreien Nutzung zur Verfügung. Was man braucht, ist ein PC mit MSWindows und eine Runtime-Routine namens Matlab component run time(MCR). Einmal installiert, analysiert das CellTracker-Programmautomatisch Bewegungen von Proteinen anhand einer Serie vonDigitalbildern, die mit einem elektronischen Mikroskop aufgenommenwurden. Zur Bildverarbeitung nutzt das Computer-System diffizileAlgorithmen auf der Basis der Boundary Tracking Methode. Diese Technikerkennt Strukturen und speichert deren Umriss und Flächeninhalt.Anschließend wird die so erzeugte Computergrafik noch aufDeckungsgleichheit mit dem Original gebracht. Die CellTracker-Softwarenutzt diese Methode, um auf diese Weise die Membrane der Zellwand und des Zellkerns, sowie die mit GFP markierten Proteine identifizieren zu können.

Handarbeit unter dem Mikroskop verkürzt

Das “Tracking” mit der Software aus Manchester funktioniert nicht nursimultan in mehreren Zellen, sondern auch mit differenten Proteineninnerhalb eines Nukleus.Normalerweise werden Prozesse, wie Stoffwechselvorgänge, in fixiertenZellen beobachtet. Die Möglichkeit, mit CellTracker lebende Zellen inSerie zu analysieren, liefert laut Professor Douglas Kellbessere und schnellere Ergebnisse. Er ist als Chemiker an dem Projektbeteiligt und plant mit seinem Team, die Software für die Analyse vonSignalproteinen zu nutzen. Gegenüber New Scientist sagte er: “Peoplehave to cut around the cells in each image, which is torture. Weestimate CellTracker can do in half an hour what would have taken 12hours before”.

Beeindruckte aber zweifelnde Kollegen

Dr. Jon Lane, ein Spezialist in Sachen Mikroskopie an lebenden Zellen an derBristol University UK, zeigt, wie übrigens viele seiner Kollegen,Interesse an dem neuen Computersystem. Für ihn besteht dasBeeindruckende darin, dass die Software die Zellkonturen selbst dannfindet, wenn sie sich bewegen oder sich berühren. Allerdings bezweifelter noch, dass CellTracker auch bei sehr detaillierter Zellanalyseausreichend genau sei. Wenn er Recht haben sollte, dann ist eben dochnoch viel Handarbeit erforderlich.

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