Viele Erkrankungen werden durch einzelne Zellen bewirkt. Zirkulieren in der Blut- oder Lymphlaufbahn beispielsweise Tumorzellen, können Tumore entstehen oder sich Metastasen im Körper bilden. Dieses Wissen aus der Einzelzellanalytik der Lebenswissenschaften soll zukünftig als diagnostisches Werkzeug oder zur Entwicklung sehr spezifisch wirkender Arzneimittel genutzt werden. Gelingt die Isolation und eine Vorselektion auf eine überschaubare Anzahl einzelner Zellen, so können die existierenden Werkzeuge zur Analyse des Genoms, Transkriptoms und Proteoms auf diese Zellen angewendet werden. Was in der „defekten“ Zelle abläuft und welche Effekte der Defekt hervorruft, können dadurch entdeckt und Maßnahmen, wie diese Defekte am besten therapiert werden, abgeleitet werden.
Wichtige Werkzeuge auch in der Produktion
Außer für Diagnose und Therapie von Krankheiten sind die Einzelzellhandhabung und Einzelzellablage wichtige Werkzeuge in der Produktion vieler Medikamente. Heute auf den Markt kommende Arzneimittel werden zunehmend biotechnologisch produziert. Alle dort eingesetzten Zellen sind Klone, die auf eine einzelne Zelle zurückgehen. Die Identifikation dieser „Ursprungszelle“ erfolgt in einem vorgelagerten aufwendigen Entwicklungsschritt, in der die optimal produzierende Zelle aus einer riesigen Zellkohorte isoliert, abgelegt und anschließend weiter kultiviert wird.
Bisher hohe Kosten oder begrenzter Durchsatz
Es sind bereits verschiedene Methoden zur Isolierung und Handhabung von Einzelzellen am Markt etabliert. Alle zeichnen sich durch hohe Kosten oder durch einen begrenzten Durchsatz aus. Wissenschaftler haben die am Fraunhofer IPA entwickelte, bereits etablierte I-DOT-Technologie (immediate-drop-on-demand-Technology) weiterentwickelt und aufgerüstet. Das neue Werkzeug zur Einzelzellhandhabung und Selektion „FASCINATE“ (Fluorescence Activated Single Cell Isolation using Nanodroplet Technologies) besteht aus Gerätemodulen einer zellschonenden Dosierung einzelner Zellen in einzelnen Tropfen, einer Detektionseinheit zur Identifizierung von Einzelzelltropfen sowie einer Analytik zur spezifischeren Charakterisierung einer Einzelzelle im Tropfen.
Isolierung von Zellen in einer Multititerplatte: Das Prinzip dabei lautet: "one cell one well". Fraunhofer IPA, Rainer Bez
Handhabung setzt gleichmäßige Verteilung der Zellen voraus
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