"NeuM" zeigt Parkinson anhand der Neuronen

Beobachtung der Veränderungen laut KIST-Wissenschaftlern in Echtzeit 72 Stunden lang möglich

Neuronen: "NeuM" erkennt Absterben in Echtzeit (Foto: pixabay.com, Lakshmiraman Oza)

Seoul (pte016/08.04.2024/10:30)

Alzheimer und Parkinson sowie Schlaganfälle werden durch Fehlfunktionen und eine fortschreitende Degeneration der Neuronen charakterisiert. Mit "NeuM" hat ein Team unter der Leitung von Kim Yun Kyung vom Brain Science Institute at the Korea Institute of Science and Technology (KIST) die Entwicklung einer "Neuron Labeling Technology" der nächsten Generation bekanntgegeben. Das System kennzeichnet selektiv neuronale Membranen, visualisiert neuronale Strukturen und ermöglicht zudem eine Überwachung der neuronalen Veränderungen in Echtzeit.

Fluoreszierende Proben

Neuronen verändern laufend ihre Struktur und Funktion, um Infos von Sinnesorganen zum Gehirn zu übertragen. Damit werden Gedanken, Erinnerungen und das Verhalten reguliert. Bei degenerativen neurologischen Erkrankungen ist es daher von entscheidender Bedeutung, gezielt lebende Neuronen für die Überwachung in Echtzeit zu kennzeichnen. Bisher verfügten derartige Verfahren nur über eine geringe Genauigkeit und Probleme bei der langfristigen Nachverfolgung.

NeuM verfügt bei neuronalen Membranen über eine sehr gute Bindungsaffinität, heißt es. Die fluoreszierenden Proben binden sich bei NeuM an die neuronalen Membranen an und nutzen dabei die Aktivität der lebenden Zellen und geben beim Auftreten von spezifischen Wellenlängen fluoreszierende Signale ab. Diese Visualisierung ermöglicht eine detaillierte Beobachtung neuronaler Endstrukturen und die Überwachung der neuronalen Differenzierung sowie der Interaktion in Echtzeit.

Lebende Neuronen markiert

NeuM gilt als die erste Technologie, die Zellmembrane mittels Endozytose bei lebenden Neuronen einfärbt. Sie hat laut den Entwicklern eine selektive Reaktivität bei lebenden Zellen. Abgestorbene Zellen werden dabei ohne Internalisierung ausgeschlossen. Vor allem ist es den Forschern gelungen, den Beobachtungzeitraum der Neuronen von nur sechs Stunden auf bis zu 72 Stunden auszudehnen. Damit lassen sich die dynamischen Veränderungen bei lebenden Neuronen auch als Reaktion auf umweltbedingte Änderungen beobachten.

Es wird erwartet, dass NeuM neue Erkenntnisse für die Forschung und Behandlung neurodegenerativer Leiden bringt, für die es wie bei Alzheimer derzeit keine Heilung gibt. Die Wissenschaftler planen bereits, diese Technologie weiter zu verfeinern. Für eine noch genauere Analyse der Neuronen sollen bei der Fluoreszenz Wellenlängen entwickelt werden, die Farben wie Grün und Rot unterscheiden können. Details sind in "Angewandte Chemie" nachzulesen.

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