Degenerative Nervenkrankheiten, wie Alzheimer, Parkinson und Herz-Kreislauferkrankungen, stellen eine enorme Herausforderung für die moderne Medizin dar. Sie sind durch den fortschreitenden Abbau von Neuronen gekennzeichnet und erfordern ein tiefes Verständnis ihrer zugrundeliegenden Mechanismen, um effektive Behandlungsmethoden entwickeln zu können.
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Ein Forschungsteam unter Leitung von Dr. Kim Yun Kyung vom Institut für Gehirnwissenschaften des Korea Institute of Science and Technology (KIST), in Zusammenarbeit mit dem Team von Professor Chang Young-Tae von der Universität für Wissenschaft und Technologie in Pohang, hat kürzlich die Entwicklung einer neuen Technologie zur Markierung von Neuronen der nächsten Generation bekannt gegeben, die als NeuM (Neuronal Membrane-selective) bezeichnet wird. Diese Technologie markiert selektiv die Membranen von Neuronen, ermöglicht die Visualisierung von neuronalen Strukturen und die Überwachung neuronaler Veränderungen in Echtzeit.
Neuronen sind Nervenzellen, die Informationen vom sensorischen System zum Gehirn übertragen und somit unsere Gedanken, Erinnerungen und Verhaltensweisen steuern. Um degenerative Nervenkrankheiten bekämpfen zu können, ist es entscheidend, Techniken zu entwickeln, die eine selektive Markierung von lebenden Neuronen für eine Überwachung in Echtzeit ermöglichen. Die derzeitigen Markierungstechnologien, die auf Genen und Antikörpern basieren und gemeinhin zur Beobachtung von Neuronen verwendet werden, leiden jedoch unter geringer Präzision und Schwierigkeiten bei der Langzeitverfolgung aufgrund ihrer Abhängigkeit von spezifischen Genexpressions- oder Proteinprofilen.
Vorteile und Fähigkeiten von NeuM
NeuM, entwickelt durch molekulares Design von neuronalen Zellen, zeigt eine hervorragende Bindungsaffinität zu neuronalen Membranen und ermöglicht eine Langzeitverfolgung sowie hochauflösende Bildgebung von Neuronen. Die fluoreszierenden Sonden in NeuM binden an die neuronalen Membranen unter Ausnutzung der Aktivität lebender Zellen und senden fluoreszierende Signale aus, wenn sie durch spezifische Wellenlängen des Lichts angeregt werden. Diese Visualisierung der neuronalen Membranen ermöglicht eine detaillierte Beobachtung der neuronalen Endstrukturen und eine hochauflösende Überwachung der neuronalen Differenzierung und Interaktionen.
Als die erste Technologie, die Zellmembranen durch Endozytose bei lebenden Neuronen färbt, zeigt NeuM eine selektive Reaktivität gegenüber lebenden Zellen, schließt tote Zellen ohne Internalisierung aus. Darüber hinaus hat das Forschungsteam die Beobachtungszeit von Neuronen von nur 6 Stunden auf bis zu 72 Stunden erweitert, was die Erfassung dynamischer Veränderungen in lebenden Neuronen über einen längeren Zeitraum hinweg bei Reaktion auf Umweltveränderungen ermöglicht.
Diese neue Technologie sollte wertvolle Perspektiven für die Forschung und die therapeutische Entwicklung bei degenerativen Nervenkrankheiten bieten, für die derzeit keine Heilung existiert. Die präzisen Beobachtungen von neuronalen Veränderungen durch NeuM können die Bewertung von Kandidaten für therapeutische Wirkstoffe effektiv erleichtern.
Autor des Artikels: Cédric DEPOND
Quelle: Angewandte Chemie International Edition