Per Anhalter durch menschliche Zellen: Fraunhofer IZI forscht an verbesserten Bildgebungsverfahren für Organoide

Presseinformation / 02. März 2020

Zum 1. März 2020 startete ein neues Forschungsprojekt am Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZI. Mithilfe viraler und bakterieller Targeting-Sequenzen soll die Bildgebung lebender Zellen verbessert werden. Gefördert wird das Vorhaben von der VolkswagenStiftung.

3D-Zellkulturen wie dieses fixierte humane epitheliale Organoid sollen künftig mit Lebendbildgebung untersuchbar sein, um zelluläre Prozesse zu visualisieren.
© Fraunhofer IZI
3D-Zellkulturen wie dieses fixierte humane epitheliale Organoid sollen künftig mit Lebendbildgebung untersuchbar sein, um zelluläre Prozesse zu visualisieren.

Organoide sind dreidimensionale Zellkulturen. Diese Organvorstufen lassen sich im Reagenzglas herstellen und ermöglichen es, Lebensvorgänge des menschlichen Organismus außerhalb des Körpers zu untersuchen. Sie gelten als optimale Möglichkeit, die Lücke zwischen 2D-Laborkulturen humaner Zellen und Tierversuchen zu schließen.

»Die Entwicklung von Organoiden hat in den letzten Jahren rasante Fortschritte gemacht. Noch fehlt es jedoch an Analysewerkzeugen, um die in den Organoiden ablaufenden Prozesse kontinuierlich zu untersuchen«, erläutert Dr. Claire Fabian. Die Stammzellbiologin am Fraunhofer IZI leitet das Projekt gemeinsam mit Dr. Sebastian Greiser, Physiker und Leiter der Fraunhofer IZI-Arbeitsgruppe Experimentelle Bildgebung. Im Rahmen von »Hitchhiker’s guide to the cell«, so der englische Projekttitel, sollen Methoden etabliert werden, die es ermöglichen, quasi per Anhalter durch menschliche Zellen zu reisen. Greiser, der seine Expertise zur Bildgebung dreidimensionaler Strukturen in das Projekt einbringt, ergänzt: »Wir wollen Methoden entwickeln, um die räumliche und zeitliche Dynamik von komplexen 3D-Zellkulturen sichtbar zu machen. Dafür werden wir die lebenswissenschaftlichen und technischen Fragestellungen über die gesamte Projektlaufzeit hinweg fein miteinander abstimmen.«

Das Projektteam plant, die spezifischen Wechselwirkungen von viralen und bakteriellen Proteinen und Peptiden mit zellulären Komponenten zu analysieren. Aus den so gewonnenen Erkenntnissen wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dann Bildgebungsinstrumente entwickeln. Im Blick haben sie hierfür insbesondere Organellen. Das sind abgetrennte Kompartimente innerhalb einer Zelle, die eine bestimmte Funktion erfüllen, wie beispielsweise die Mitochondrien, die für die Produktion von Energie zuständig sind. Wenn es gelingt, so die Idee, spezifische Organellen in den lebenden Zellen zu färben, wird es möglich sein, zelluläre Prozesse neuartiger und komplexer 3D-Zellkultursysteme zu visualisieren und mit diesen dann per Anhalter durch die Zellen zu reisen. Letztlich geht es darum, die Mechanismen besser zu verstehen, die beispielsweise der Entwicklungsbiologie, der Krankheitsmodellierung oder der regenerativen Forschung zugrunde liegen.

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Das Projekt »Hitchhiker’s guide to the cell – Employing viral and bacterial targeting sequences for live cell imaging« wird mit knapp 120 Tausend Euro von der VolkswagenStiftung für anderthalb Jahre gefördert. Die Förderung erfolgt im Rahmen des Programms »Experiment! – Auf der Suche nach gewagten Forschungsideen«, mit dem die Stiftung gewagte Forschungsideen, die etabliertes Wissen grundlegend herausfordern, unterstützt.