BMBF-Projekt CordiLux erforscht optisches Verfahren zur Früherkennung herzschädigender Medikamente
Diese Lücke will das „CordiLux“-Konsortium schließen. Ihm gehören neben dem Institut für Molekulare Zellbiologie von Professor Peter Lipp auch die beiden saarländischen Firmen Pharmacelsus GmbH (Saarbrücken) und Phast GmbH (Homburg) sowie fünf weitere deutsche Firmen an. Von den etwa 2,5 Millionen Euro Projektförderung im Rahmen des BMBF-Forschungsschwerpunktes Biophotonik fließen etwa eine Million Euro ins Saarland. „Unser neuer Ansatz besteht darin, dass wir die Tests an adulten Herzmuskelzellen durchführen“, erklärt Lipp, der sich in Homburg seit 2002 mit den zellulären und molekularen Grundlagen von Herzkrankheiten beschäftigt. „Die isolierten Herzzellen, die in der Regel von Tieren stammen, reagieren nach Stimulation durch ein elektrisches Signals mit einer elektrischen Aktivität, die nahezu ebenso aussagekräftig ist wie das EKG des Herzmuskels.“ Damit könnten die Messungen an einzelnen isolierten Herzzellen dazu beitragen, die Zahl von Tierversuchen wesentlich zu verringern.
Auch methodisch geht das Wissenschaftler-Team, dem neben Zellbiologen und Biochemikern auch Physiker und eine Tierärztin angehören, neue Wege. Bisherige Methoden zur Messung der elektrischen Aktivität einer Zelle sind langwierig und für den industriellen Maßstab unbrauchbar. Im aktuellen Projekt nutzen die Forscher das Verfahren der Fluoreszenzmikroskopie. „Wir wollen die elektrische Aktivität der Herzzelle mit Licht messen, daher auch der Projektname CordiLux, also ‚Herzlicht’“, sagt Peter Lipp. Der Vorteil: „Eine optische Messung ist berührungslos möglich, und mit einer automatisierten Variante ließe sich ein sehr hoher Probendurchsatz erreichen.“ Die Zellen werden hierfür mit speziellen Fluoreszenzfarbstoffen eingefärbt, die als Sensoren wirken. „Das heißt, die Farbstoffe ändern ihre optischen Eigenschaften, wenn sich die elektrische Aktivität ändert“, erklärt Lars Kaestner, der Projektverantwortliche im Uni-Team. Bis zu eintausend Bilder pro Sekunde soll das Fluoreszenzmikroskop aufnehmen um damit den wichtigsten Messparameter, die Länge des elektrischen Zellsignals, exakt bestimmen können. „Damit wird es zum ersten Mal möglich sein, in Echtzeit und online zu beobachten, ob und wie Wirkstoffe Änderungen an der Herzzelle hervorrufen, die später zu tödlichen Herzschädigungen führen können“, sagt Kaestner.
Ziel der Wissenschaftler an der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni und der beteiligten Firmenpartner ist es, alle Arbeitsschritte von der Behandlung und Kultivierung der Zellen bis zur Bildauswertung in einem vollautomatischen Messgerät zu integrieren – ein Vorhaben, das die Bereiche der Zellbiologie, der optischen Bildgebung und -verarbeitung, der Soft- und Hardware-Entwicklung und der Robotik zusammenführt.
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Themenwelt Fluoreszenzmikroskopie
Die Fluoreszenzmikroskopie hat die Life Sciences, Biotechnologie und Pharmazie revolutioniert. Mit ihrer Fähigkeit, spezifische Moleküle und Strukturen in Zellen und Geweben durch fluoreszierende Marker sichtbar zu machen, bietet sie einzigartige Einblicke auf molekularer und zellulärer Ebene. Durch ihre hohe Sensitivität und Auflösung erleichtert die Fluoreszenzmikroskopie das Verständnis komplexer biologischer Prozesse und treibt Innovationen in Therapie und Diagnostik voran.
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