Methodenentwicklung
Gewebe-basierte Analysen
Die Analyse des Gehirns bei neurologischen Erkrankungen oder das betroffene Gewebe bei Krebserkrankungen befindet sich seit langem im Fokus unserer Forschung, besonders die Aufklärung von Prozessen, welche protektive oder aber auch krankheitsspezifische Effekte auf Zellen haben. Die Isolierung von spezifischen Zellen aus dem jeweiligen Gewebe ist eine anspruchsvolle Aufgabe. Neurone sind z. B. im zentralen Nervensystem hochgradig verzweigt, wodurch es nahezu unmöglich ist, Neurone mittels traditioneller Aufreinigungsmethoden zu isolieren. Ein Lösungsansatz, den wir für unsere Analysen nutzen bietet die Methodik der LMD, bei der einzelne Zellen und Zellbestandteile von umgebendem Gewebe isoliert werden können. Dadurch kann gezielt das Proteom von degenerierenden Neuronen oder von Krebs betroffenes Gewebe/Zellen auf Veränderungen hin mittels Massenspektrometrie untersucht werden.
Abbildung 1: Analyse am Laser-Mikrodissektion Gerät.
Das Gewebe wird hierfür zunächst ultradünn geschnitten, auf Objektträger platziert, interessierende Bereiche angefärbt und anschließend computergestützt visualisiert und virtuell markiert. Ein Laserstrahl umfährt diese virtuelle Markierung auf dem eigentlichen Gewebeschnitt und katapultiert durch einen weiteren Laserimpuls das Gewebe in ein Reaktionsgefäß. Grundvoraussetzung für die gezielte Anreicherung von spezifischen Zellen oder Gewebebereichen ist die Visualisierung. Hier nutzen wir zum einen immunhistochemische Verfahren mit denen wir gezielt Proteine anfärben können aber auch die vom Kompetenzbereich Biospektroskopie entwickelte Label-freie Spektroskopie-basierte Gewebediagnostik. So ist es uns im Bereich der neurodegenerativen Erkrankungen bereits gelungen, krankheitsspezifische Veränderungen im Proteom einzelner Neuronenpopulationen und des Pigments Neuromelanin zu identifizieren (REF). Im Bereich onkologischer Erkrankungen konnten wir erstmals unter Verwendung des FTIR/Raman-Imaging ortsaufgelöst an sehr präzise annotierten aber noch unbehandelten Proben proteomische Analysen durchführen (Großerueschkamp et al Sci. Rep. 2017).
Abbildung 2: Schematische Darstellung der Lasermikrodissektion