Salk-Wissenschaftler erhält 1.2 Millionen US-Dollar Zuschuss von der Keck Foundation zur Entwicklung transparenter Gewebe für Diagnostik und Therapie

12. Februar 2018

Salk-Wissenschaftler erhält 1.2 Millionen US-Dollar Zuschuss von der Keck Foundation zur Entwicklung transparenter Gewebe für Diagnostik und Therapie

Proteine ​​aus tarnenden Unterwasserlebewesen sind der Schlüssel zum Durchschauen von Zellen

12. Februar 2018

LA JOLLA – Ein Ermittlerteam unter der Leitung von Salk Professor Inder Verma hat von der WM Keck Foundation einen Zuschuss in Höhe von 1.2 Millionen US-Dollar erhalten, um mithilfe optisch einzigartiger Proteine, sogenannter Reflektine, transparentes Gewebe bei Säugetieren zu erzeugen. Diese Arbeit wird es den Forschern ermöglichen, bessere Beobachtungen zu machen und die Möglichkeiten der Live-Mikroskopie zu erweitern, beispielsweise durch die Beobachtung der Gehirnaktivität von Mäusen im Wachzustand.

Um diese Gewebetechniken zu entwickeln, wird das Verma-Labor auf seiner Arbeit aufbauen und die optischen Eigenschaften von Reflektinproteinen nutzen, die in der Haut und den Augen von Kopffüßern (Krake, Tintenfisch und Tintenfisch) vorkommen und für die einzigartige Tarnung und das visuelle Erscheinungsbild dieser Tiere von zentraler Bedeutung sind Kommunikationsfähigkeiten.

„In jüngster Zeit erlebt die Lichtmikroskopie eine Renaissance, angetrieben durch neuartige fluoreszierende Reportermoleküle und verbesserte optische Techniken“, sagt Verma, Professorin für Molekularbiologie der American Cancer Society in Salk. „Aber es ist weiterhin schwierig, Gewebe von Säugetieren abzubilden, unter anderem aufgrund der durch Lichtstreuung verursachten Opazität. Unser von der Natur inspiriertes Projekt zielt darauf ab, das zu ändern.“

Säugetiergewebe werden von den wässrigen Bereichen innerhalb der Zellen (Zytoplasma) und Fettmembranen dominiert, die die Zellen umschließen und ihre inneren Kompartimente bilden. Da sich Licht in jedem dieser Materialien mit unterschiedlicher Geschwindigkeit ausbreitet (ein Maß, das Wissenschaftler als Brechungsindex bezeichnen), beugen oder streuen sie das Licht, was zu Bildverzerrungen oder Trübung führen kann. Der Schlüssel zur Vermeidung von Opazität innerhalb biologischer Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes besteht darin, diesen Unterschied zu verringern.

„Stellen Sie sich eine Wolke vor“, sagt Gerald Pao, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Salk, der zusammen mit Verma die Forschungsanstrengungen leiten wird. „In der Luft ist Nebel undurchsichtig, aber wenn man den Raum zwischen den in der Luft schwebenden Wassertröpfchen mit Wasser füllt, wird er transparent.“ Das liegt daran, dass es keinen Unterschied im Brechungsindex gibt.“

Das Salk-Team möchte das Zytoplasma der Zellen und alle Zwischenräume zwischen Membranen gleichmäßig mit Reflektin infundieren, wobei die Proteine ​​als Brücke zwischen Zellkomponenten mit unterschiedlichen Brechungsindizes dienen und das Gewebe transparenter machen.

Mithilfe genetischer und molekularer Werkzeuge konnte die Gruppe drei verschiedene Reflektinproteine ​​in Säugetierzellen in Kultur exprimieren und so den Brechungsindex in lebenden Organismen wirksam manipulieren. Diese ungiftige Methode unterscheidet sich von anderen Gewebetransparenztechniken, die für Zellen oft tödlich sind, eine vollständige Gewebetransparenz muss jedoch noch erreicht werden. Eine Möglichkeit, vollständige Transparenz zu erreichen, könnte darin bestehen, andere Versionen von Reflektin aus verschiedenen Arten zu identifizieren.

Das Keck-Stipendium wird es dem Salk-Team ermöglichen, diese Methoden zu entwickeln und schließlich ihre Anwendung bei lebenden Säugetieren zu ermöglichen.

Verma, Inhaberin des Irwin and Joan Jacobs Chair in Exemplary Life Science, fügt hinzu: „Stellen Sie sich vor, wie viel einfacher wir Krebs oder andere Arten von Schäden erkennen können, wenn Zellen weniger eine Blackbox als vielmehr eine transparente sind.“

Junko Ogawa, eine leitende Postdoktorandin, und Nina Tonnu, eine wissenschaftliche Mitarbeiterin, beide im Verma-Labor, werden ebenfalls an diesem Projekt teilnehmen.

Über die WM Keck Stiftung:
Die WM Keck Foundation mit Sitz in Los Angeles wurde 1954 vom verstorbenen WM Keck, dem Gründer der Superior Oil Company, gegründet. Die Fördermittel der Stiftung konzentrieren sich in erster Linie auf Pionierleistungen in den Bereichen medizinische, wissenschaftliche und technische Forschung. Die Stiftung unterhält außerdem ein Bachelor-Ausbildungsprogramm, das besondere Lern- und Forschungserfahrungen für Studenten der Naturwissenschaften und der Geisteswissenschaften fördert, sowie ein Südkalifornien-Stipendienprogramm, das die Gemeinschaft von Los Angeles unterstützt, mit besonderem Schwerpunkt auf Kindern und Jugendlichen aus Familien mit niedrigem Einkommen, Bevölkerungsgruppen mit besonderen Bedürfnissen und Sicherheitsnetzdienste. Für weitere Informationen, besuchen Sie bitte www.wmkeck.org.

Über das Salk Institute for Biological Studies:
Jede Heilung hat einen Ausgangspunkt. Das Salk Institute verkörpert Jonas Salks Mission, Träume in die Realität umzusetzen. Seine international renommierten und preisgekrönten Wissenschaftler erforschen die Grundlagen des Lebens und suchen nach neuen Erkenntnissen in den Bereichen Neurowissenschaften, Genetik, Immunologie, Pflanzenbiologie und mehr. Das Institut ist eine unabhängige gemeinnützige Organisation und ein architektonisches Wahrzeichen: klein durch Wahl, intim von Natur aus und furchtlos angesichts jeder Herausforderung. Ob Krebs oder Alzheimer, Alter oder Diabetes – in Salk beginnen Heilungen.