17.05.2021 – 10:00

The National University of Science and Technology MISiS

Moskau

Ein russisch-deutsches Forscherteam hat eine neue Technik zur Magnetresonanz-Bildgebung von Krebszellen entwickelt. Die in Pharmaceutics veröffentlichte Studie zeigt, dass die heterologe Expression von Verkapselungssystemen aus Quasibacillus thermotolerans mit funktionalen Frachtproteinen und Eisentransporter zu einem erhöhten Kontrast in der MRT-Bildgebung von Säugetier-Tumorzellen führt.

Derzeit ist die primäre Methode der Lebendzellbildgebung die direkte Markierung von Zellen mit einer Sonde oder einem Kontrastmittel vor der Transplantation. Jedes synthetische Kontrastmittel zur Zellmarkierung hat jedoch einen kritischen Nachteil – es verdünnt sich, wenn sich die Zellen teilen, was zu einem Verlust des Signals nach mehreren Teilungszyklen führt. Im Gegensatz dazu werden genetisch kodierte Reporter bei jeder Zellteilung auf die Tochterzellen übertragen. Außerdem ist ihr Signal selektiv für lebensfähige Zellen.

Ferritin, ein eisenhaltiges Blutprotein, ist der bisher am besten untersuchte genetisch kodierte Wirkstoff. Die MRT-Leistung von Ferritin ist jedoch durch seine schwachen magnetischen Eigenschaften und seine sehr konservative Struktur begrenzt.

„Einer der vielversprechendsten Ansätze basiert auf der heterologen Expression von bakteriellen Protein-Nanokompartimenten – Verkapselungen – in Säugetierzellen. Encapsuline können als genetisch kontrollierte Marker für die multimodale Detektion von Zellen dienen. Sie können verschiedene Gastmoleküle in ihrem Lumen aufnehmen. Dazu gehören zum Beispiel fluoreszierende Proteine oder Enzyme mit Ferroxidase-Aktivität“, sagt Maxim Abakumov, Leiter des NUST MISIS Biomedical Nanomaterials Laboratory, Senior Researcher am Medicinal Nanobiotechnology Department, N.I. Pirogov Russian National Research Medical University.

Ein Team von Wissenschaftlern von NUST MISIS, V. Serbsky National Medical, N.I. Pirogov Russian National Research Medical University, Technische Universität München, Helmholtz Zentrum München haben erstmals die heterologe Expression von Encapsulinen aus Quasibacillus thermotolerans mit einem fluoreszierenden Reporterprotein und Ferroxidase in humanen hepatozellulären Karzinomzellen realisiert. Die Genexpression ist der Prozess, bei dem die Information eines Gens in die Synthese eines funktionellen Genprodukts einfließt, das es ermöglicht, Endprodukte, Proteine oder nicht-kodierende RNA zu produzieren. Die Forscher beluden die Nanohülle mit der natürlichen Ferroxidase-Fracht von Q. thermotolerans und einem synthetischen fluoreszierenden Frachtprotein, das von mScarlet-I abgeleitet ist. Die erfolgreiche Expression von selbst assemblierten Encapsulin-Nanokompartimenten mit funktionalen Frachtproteinen wurde dann durch Fluoreszenzmikroskopie und Transmissionselektronenmikroskopie bestätigt. Auch die Koexpression von Encapsulin-Nanoshells, Ferroxidase-Cargo und Eisentransporter führte zu einer Kontraststeigerung in der Magnetresonanztomographie von Krebszellen.

Link: https://en.misis.ru/university/news/science/2021-05/7356/

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