3D-Karte biologischer Systeme
Ein neues bildgebendes Verfahren mit dem Namen WildDISCO ermöglicht eine detaillierte Darstellung zellulärer Prozesse im Körper. Krankheitsverläufe lassen sich mit Hilfe von KI besser vorhersagen.
Ein Forscherteam vom Helmholtz Munich, der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und vom LMU-Klinikum entwickelte das bildgebende Verfahren WildDISCO, mit dem sich biologische Prozesse im Körper von Mäusen darstellen lassen. Die Wissenschaftler um Professor Ali Ertürk können mit WildDISCO zelluläre Strukturen sichtbar machen und Ganzkörper-Altanten von Mäusen erstellen. Die 3D-Karten liefern ein übersichtliches Bild biologischer Systeme. Mit Hilfe von KI sollen komplexe biologische Systeme simuliert werden, die dabei helfen, Krankheitsverläufe besser vorherzusagen und Behandlungsmethoden effizienter zu entwickeln.
"Zu wissen, wo jedes Protein im Körper vorhanden ist, ist entscheidend, um ein umfassendes Verständnis für die Funktionen des Körpers und die Veränderungen bei komplexen Krankheiten zu erhalten“, erklärt Ertürk, Leiter des Instituts für Tissue Engineering and Regenerative Medicine bei Helmholtz Munich und Professor am Institut für Schlaganfall- und Demenzforschung am Klinikum der Ludwig-Maximilians-Universität München.
Die Forscher machten das Nervensystem, lymphatische Gefäße, Blutgefäße und Immunzellen sichtbar. Dabei fanden sie heraus, dass das Darmmikrobiom eine wichtige Rolle bei der Entwicklung des enterischen Nervensystems spielt. Sie kartierten Tumor-assoziierte lymphoide Strukturen (TLS), welche an der Entstehung von Brustkrebs beteiligt sind und einen Einblick in die Immunantwort auf Tumore geben.
Im Experiment verteilten die Wissenschaftler Antikörper mit gekoppelten fluoreszierenden Markern im gesamten Blutgefäßsystem des toten Versuchstieres. Durch die Behandlung mit Chemikalien wurde das Gewebe lichtdurchlässiger gemacht. Mittels eines Lichtscheibenfluoreszenzmikroskops detektierten die Forscher ein Fluoreszenzsignal des Antikörpers, um den Bindungsort in der Zelle zu erkennen. Am Computer erstellte Karten zeigten die Lokalisation der Moleküle an. Die Ganzkörper-Atlanten sind online verfügbar. Wissenschaftler können sie für ihre Arbeit nutzen, um Ressourcen und Zeit zu sparen. Außerdem sind durch die Methode weniger Tierexperimente nötig.
Die Wissenschaftler stellten ihre neue Methode in der Fachzeitschrift Nature Biotechnology vor. Erstautoren der Studie sind Dr. Jie Luo und Dr. Hongcheng Mai, Postdocs am Institut für Tissue Engineering and Regenerative Medicine bei Helmholtz Munich.
