Wasserspray macht Zellen aufnahmefähig

Freitag, 18. Januar 2008, 12:17 • Rubrik Chemie, Genetik, Technik.

Japanische Forscher haben ein verblüffend einfaches Verfahren entwickelt, mit dem sich Zellen zur Aufnahme neuer DNA bewegen lassen. Die Außenmembran der Zellen wird dabei mit feinsten Wassertröpfchen dermaßen “gelöchert”, dass Erbgutstränge aus der Umgebung in die Zelle übergehen können.

Mit dem Elektrospray-Verfahren lässt sich fremdes Erbgut in einzelne Regionen eines Hühnerembryos einschleusen. Bild: Okubo et al./Angewandte Chemie

Gegenüber bisherigen Techniken weise die neue Methode einige Vorzüge auf, schreiben die Forscher um Takafumi Sakai von der Saitama University im Fachblatt “Angewandte Chemie”. Einerseits müsse man die empfindlichen Zielzellen nicht mit zytotoxischen Substanzen behandeln oder gar mit Metallpartikeln beschießen. Andererseits seien technischer und zeitlicher Aufwand vergleichsweise gering. Und schließlich ließen sich mit dem Verfahren einzelne Regionen ganzer Organismen anvisieren, etwa eines Hühnerembryos.

Sakai und Kollegen führten ihre Versuche mit Kulturzellen von Mensch und Hamster und mit Bakterien durch, die in einer flachen Schale wuchsen. Zunächst ersetzten die Forscher das Kulturmedium durch schlichtes Wasser, das DNA-Ringe (Plasmide) mit dem Gen für ein fluoreszierendes Protein enthielt. Dann beschossen sie die Zellen mit feinsten Wasserströpfchen, die sie in einem starken elektrischen Feld aus einer metallenen Hohlnadel gepresst hatten.

Bei diesem als Elektrospray bezeichneten Verfahren liegt eine Spannung von einigen Tausend Volt zwischen der Nadel und einer Gegenelektrode an. Die aus der Nadelspitze austretenden Tropfen sind elektrisch geladen und zerstieben daher zu einem regelrechten Sprühnebel. Gleichzeitig werden sie stark in Richtung der Gegenelektrode beschleunigt, in diesem Fall ein Metallgitter unter den Kulturschalen.

Nach der Behandlung zeigten bis zu 1,6 Prozent der Kulturzellen das typische grünliche Fluoreszenzleuchten – ein Anzeichen dafür, dass sie die fremde Erbinformation aufgenommen hatten und in Protein umsetzten. Die Aufnahmebereitschaft schwindet jedoch binnen einer Minute nach dem Tröpfchenbeschuss wieder, fanden Saika und seine Kollegen. Offenbar würden die von den Tröpfchen geöffneten Schlupflöcher in der Zellmembran rasch wieder geschlossen, so die Forscher.

Forschung: Yusuke Okubo und Takafumi Sakai, Division of Life Science, Graduate School of Science and Engineering, Saitama University, Saitama; Kazuto Ikemoto, Niigata Research Laboratory, Mitsubishi Gas Chemical Company, Niigata; und andere

Veröffentlichung Angewandte Chemie, DOI 10.1002/ange.200704429

WWW:
Faculty of Science, Saitama University
Elektrospray-Verfahren
Transfektion

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