Analytisches Zellen-Sprengen

Donnerstag, 12. November 2009, 16:19 • Rubrik Chemie, Technik.

Ungeahnte Einblicke in das Innenleben von Zellen liefert eine “explosive” Untersuchungsmethode, die zwei amerikanische Chemiker entwickelt haben. Durch Beschuss mit einem Laser sprengen sie winzige Löcher in einzelne Zellen und analysieren die dabei verdampfenden Verbindungen.

Bild: American Chemical Society

“In Abhängigkeit von ihrem Alter, der Phase im Zellzyklus, der Nährstoffversorgung und von Umwelteinflüssen können einzelne Zellen erhebliche Unterschiede in ihrem Stoffwechsel aufweisen”, erläutern Bindesh Shrestha und Akos Vertes von der George Washington University. Die Untersuchung von Zellkulturen oder Geweben liefere daher oft nur ein Durchschnittsbild des Zellstoffwechsels.

Shrestha und Vertes führten ihre Versuche mit Zwiebelhäutchen von roten Küchenzwiebeln und Narzissen durch. Unter mikroskopischer Kontrolle führten die Forscher eine wenige Mikrometer dünne Glasfaserspitze an eine Zelle heran und schickten eine rasche Folge infraroter Laserpulse hindurch. Die Pulse ließen einen kleinen Teil des Zellplasmas schlagartig verdampfen und sich den Weg durch die Zellmembran ins Freie bahnen. Dort wurde die “Explosionswolke” mit einem Strom feiner Flüssigkeitströpfchen aufgenommen und in ein Massenspektrometer geleitet.

Die so erhaltenen Spektren einzelner Zellen zeigen mehrere Hundert Zacken, berichten die beiden Forscher im Fachblatt “Analytical Chemistry”. Einen Teil davon konnten sie per Datenbankabgleich bekannten Verbindungen zuordnen, neben verschiedenen Kohlenhydraten etwa das für den Zwiebelgeruch verantwortliche Alliin und seine Abbauprodukte. Wurde der Laser auf pigmenthaltige Zellen gerichtet, tauchten zusätzlich die entsprechenden Farbstoffe in den Spektren auf. Erste Versuche an Seeigeleiern verliefen ebenfalls erfolgversprechend.

Besonders reizvoll könnte es laut Shrestha und Vertes sein, ganze Gewebe auf diese Weise abzutasten und so Zelle für Zelle ein detailliertes Bild von den darin ablaufenden Prozessen zu gewinnen.

Forschung: Bindesh Shrestha und Akos Vertes, Department of Chemistry, Institute for Proteomics Technology and Applications, George Washington University, Washington, D.C.

Veröffentlichung Analytical Chemistry, Vol. 81, pp 8265-71, DOI 10.1021/ac901525g

WWW:
Akos Vertes Research Group, George Washington University
Mass Spectrometry
Mikroskopie am Zwiebelhäutchen

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