Um die Zellproliferation in lebenden Tieren über einen längeren Zeitraum zu beobachten, müssen Tierorgane zu mehreren Zeitpunkten gesammelt und analysiert werden. Dieser umständliche Prozess erfordert eine Fülle von Ressourcen, darunter auch Tiere.
Jetzt hat eine Forschungsgruppe eine gentechnisch veränderte Maus entwickelt, mit der die Proliferation der gewünschten Zellen im Körper über einen längeren Zeitraum und mit hoher Empfindlichkeit überwacht werden kann. Bei dieser einfachen und kostengünstigen Überwachungsmethode muss nur eine kleine Menge Blut entnommen werden. Die Studie ist veröffentlicht im Tagebuch Naturkommunikation.
„Unsere gentechnisch veränderte Maus produziert ein Protein namens Luciferase und gibt es ins Blut ab“, betont Associate Professor Junta Imai von der Abteilung für Stoffwechsel und Diabetes an der Graduate School of Medicine der Tohoku University. „Luciferase wird in den Blutkreislauf freigesetzt, wenn sich die Zielzellen vermehren, und wir könnten den Mäusen kleine Blutproben entnehmen, um den Luciferase-Spiegel zu messen und so die Zellproliferation im Körper in Echtzeit zu erkennen.“
Diese innovative Methode kann auch genetisch verändert werden, um die Proliferation verschiedener Arten von Zielzellen zu beobachten.
Zunächst unterwarfen Imai und seine Kollegen, darunter Assistenzprofessor Hiroto Sugawara und Professor Hideki Katagiri von der Graduate School of Medicine der Tohoku-Universität, die Mäuse einer Überwachung der Proliferation von Leberzellen.
Wenn die Leber teilweise entfernt wird, vermehren sich Berichten zufolge die verbleibenden Leberzellen. Daher wurden den Mäusen nach teilweiser Leberentfernung Blutproben entnommen und weiter auf die Proliferation von Leberzellen überwacht. Dieser Ansatz ermöglicht die Überwachung von Veränderungen der Leberzellproliferation mit sehr hoher Empfindlichkeit.
Als nächstes überwachte die Forschungsgruppe die Proliferation von Pankreas-β-Zellen, insulinproduzierenden Zellen, die den Körper in sehr geringer Zahl besiedeln. Die vorherige Studie der Gruppe zeigte, dass neuronale Signale die Proliferation von β-Zellen verursachen. Um dies in die Praxis umzusetzen, stimulierte die Gruppe die β-Zell-Proliferation in den Mäusen mit neuronalen Signalen und beobachtete sie dann über die Zeit. Dadurch konnten Veränderungen der β-Zell-Proliferation mit hoher Empfindlichkeit überwacht werden.
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Methode die Proliferation selbst kleiner Zellpopulationen erkennen kann. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Zellen dieser Mäuse möglicherweise für die Suche nach Wirkstoffen geeignet sind, die die Zellproliferation steigern.
„Es wird erwartet, dass diese Methoden die Entwicklung von Behandlungen für viele Krankheiten erleichtern werden, beispielsweise von Heilmitteln für Diabetes, die die Insulinproduktion von Zellen erhöhen, und von Arzneimitteln, die das Wachstum von Krebszellen hemmen, und dabei gleichzeitig die begrenzten experimentellen Ressourcen optimal effektiv nutzen“, fügt er hinzu Imai.
Mehr Informationen:
Hiroto Sugawara et al., Eine hochempfindliche Strategie zur Überwachung der Echtzeitproliferation gezielter Zelltypen in vivo, Naturkommunikation (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-38897-5