Analyse der Zellmigration für die Tumorforschung

In vielen physiologischen, aber auch pathologischen Prozessen spielt die koordinierte Zellwanderung (Migration) eine wichtige Rolle. Die Wanderung metastasierender Tumorzellen beschreibt den wohl bedrohlichsten Fall einer pathologischen Migration. Folgerichtig ist ein Detailverständnis der Zellmigration von zentraler Bedeutung, um in der angewandten Forschung wirksame Gegenmaßnahmen gegen eine pathologische Zellwanderung zu entwickeln.

Fluoreszenzmikroskopische Analyse von Zell- und Gewebeproben
© Fraunhofer EMFT/ Bernd Müller
Fluoreszenzmikroskopische Analyse von Zell- und Gewebeproben

Die Untersuchung der Zellmigration erfolgt überwiegend in einer kontrollierten Laborumgebung an kultivierten Zellmodellen (in vitro) auf Basis sogenannter Wundheilungsassays, bei denen die Wanderung einer Zellpopulation entlang ihres Wachstumssubstrates zumeist mikroskopisch beobachtet wird. Dazu ist es notwendig, experimentell eine definierte Wunde in einen kontinuierlichen Zellrasen einzuführen, in die die Zellen aus der Peripherie dieser Wunde einwandern können. Die dazu bislang bekannten und etablierten Assays sind funktionell, aber nur in sehr begrenztem Maße automatisierbar und nicht mit befriedigender Reproduzierbarkeit und hohem Durchsatz durchführbar. Das Projekt OptoMigration geht nun mit einem neuen Ansatz an die Untersuchung der Zellmigration heran – im Fokus steht ein Kompositmaterial auf Polymerbasis, das zur hochpräzisen, optischen Verwundung darauf kultivierter Zellen genutzt wird. Den Kern des Kompositmaterials bildet eine lichtsensitive Schicht, die bei Bestrahlung mit sichtbarem Licht eine toxische, chemische Spezies generiert, die die an der Oberfläche des Substrates wachsenden Zellen lokal abtötet. Anschließend wachsen die Zellen aus der Peripherie der Wunde in die freigelegte Fläche ein, was mikroskopisch dokumentiert wird. 

Diese berührungslose Einführung einer definierten Wunde in eine Zellschicht ist die Basis für einen hochgradig automatisierbaren und parallelisierbaren Wundheilungs-Migrations-Assay. Gerade die zu erwartende Präzision der eingebrachten Wunde sowie deren Unabhängigkeit vom Einfluss des Experimentators wird die Reproduzierbarkeit dieses Assays signifikant verbessern und eine Automatisierung erst möglich machen.

Das Projekt wird gemeinsam mit der Firma ibidi GmbH (Martinsried) bearbeitet und durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Förderinitiative KMUinnovativ unter dem Förderkennzeichen 13XP5074B gefördert.

 

 

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