Ist die Zelle gesund?: Neues Mikroskop analysiert Zellkommunikation auf molekularer Ebene

Viele Krankheiten beruhen auf fehlerhaften Signalen zwischen einzelnen Zellen. Ein neuartiges Mikroskop tastet die Oberflächen von lebenden Geweben schonend ab und analysiert die Biomoleküle, die zur Zellkommunikation beitragen.

Atlanta (USA) - Mit der milliardstel Meter feinen Spitze könnte das Instrument auch die Wirksamkeit von Arzneien besser überprüfen. Amerikanische Forscher veröffentlichen das Konzept ihres so genannten Rastermassenmikroskops im Fachblatt "IEEE Electronics Letters".

"Im Grunde beruht eine Krankheit auf einer Unterbrechung der normalen Zellkommunikation", sagt Andrei Fedorov von der Woodruff School of Mechanical Engineering des Georgia Institute of Technology. Doch diese in einer Gewebeprobe aus lebenden Zellen schonend zu untersuchen, ist bisher kaum möglich. Fedorovs Arbeitsgruppe nutzte daher die wenige Nanometer feinen Spitzen, die in der Physik hochaufgelöste, auf einzelne Atome genaue Bilder von filigranen Oberflächen liefern. Durch eine hauchdünne Schicht eines flüssigen Elektrolyten von der lebenden Zelle getrennt, können nun einzelne Moleküle - Proteine, Enzyme oder DNA-Stränge - zu einer Membran in der Mikroskopspitze wandern. Über Kapillareffekte gelangen sie in das Instrument. Dort werden sie ionisiert. So aufgeladen kann ihre Masse bestimmt werden. Diese Information nutzen die Forscher für eine Identifikation der vorhandenen Biomoleküle.

Kombiniert mit einem Atomkraftmikroskop erhalten die Wissenschaftler zusätzlich Daten über die Struktur des Gewebes. "Diese Messmethode erlaubt uns, komplexe mechano-bioelektrische und biochemische Vorgänge zur gleichen Zeit zu beobachten", sagt Fedorov. Und die Kenntnis der Zellsignale auf molekularer Ebene kann Ärzten die Diagnostik von Krankheiten erleichtern. Für die Pharmaindustrie könnte das Rastermassenmikroskop auch zu einem wertvollen Werkzeug werden, um am lebenden Gewebe zellgenau die Effizienz neuer Wirkstoffe zu überprüfen.