Auch mit Rotlicht lassen sich Zellprozesse steuern

25. April 2016, 14:31
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Forscher des (IST) Austria finden eine Alternative zum bisher verwendeten blauen Licht

Klosterneuburg – Durch Optogenetik können Vorgänge in Zellen mit Licht gleichsam ein- und ausgeschaltet werden. Üblicherweise wird dazu blaues Licht verwendet. Forscher des Institute of Science and Technology (IST) Austria ist es nun gelungen, ein optogenetisches Werkzeug zu entwickeln, das auf Rotlicht reagiert und dieses in menschliche Zellen einzubauen, berichten sie im Fachblatt "Angewandte Chemie".

Hintergrund

Um Prozesse in Zellen mit Licht zu steuern, werden in einem ersten Schritt lichtempfindliche Proteine isoliert und modifiziert. Diese werden dann in eine einzelne Zielzelle oder ein Zielgewebe eingebracht. Mit Licht können dann bestimmte Prozesse stimuliert oder gehemmt werden.

Gegenüber blauem Licht hat Rotlicht wesentliche Vorteile, wie es am Montag in einer Aussendung des IST heißt. Rotes Licht könne viel tiefer in ein Gewebe eindringen, verursache dort keine Irritationen und habe keine Effekte auf die in Forschungslabors häufig verwendeten fluoreszierenden Proteine. Trotz dieser Vorteile seien aber noch kaum Rotlicht-basierte optogenetische Werkzeuge bekannt.

Erfolgreiche Versuche

Der Biologe Harald Janovjak und sein Team am IST in Klosterneuburg verwendeten als lichtempfindliches Protein einen Photorezeptor des Cyanobakteriums Synechocystis, der mit Rotlicht aktiviert werden kann. Sie modifizierten diesen Photorezeptor und fusionierten ihn mit Säugetier-Rezeptoren, die in vielen Erkrankungen wie Krebs, Alzheimer, Parkinson, und Diabetes von Bedeutung sind.

So konnten sie in Säugetierzellen durch Bestrahlung mit rotem Licht gezielt einen Signalweg (MAPK/ERK) aktivieren, der eine tragende Rolle in der Zellteilung, aber auch bei der Krebsentstehung spielt. Aufgrund der großen Eindringtiefe des roten Lichts konnte der Rezeptor auch durch Gewebe hindurch in Zellen aktiviert werden, die in Modellstudien für Diabetes verwendet werden.

Die Forscher sehen darin bedeutende Vorteile für die zukünftige Forschung: "Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson, oder Diabetes haben gemeinsam, dass bestimmte Rezeptoren weniger aktiv oder zahlenmäßig verringert sind. In Zukunft könnte aber ein gentherapeutischer Ansatz entwickelt werden, bei dem mit solchen Fusionsrezeptoren die normale Signalaktivität wiederhergestellt wird – und das ganz ohne chirurgischen Eingriff", so Janovjak. (APA, 25. 4. 2016)

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