Die Magnetresonanztomographie (MRT) richtet Wasserstoffkerne mit einem Magnetfeld aus und nutzt Radiowellen, um Bilder zu erzeugen. Üblich liefert die MRT vor allem anatomische Informationen, nicht jedoch direkte molekulare Messwerte. Forschende der University of California, Santa Barbara entwickelten nun einen modularen, genetisch kodierten, proteinbasierten Sensor, der molekulare Aktivität über die MRT detektierbar machen soll.
Der Sensor baut auf Aquaporin auf, einem Protein, das als Wasserkanal durch die Zellmembran wirkt. Weil die MRT auf die Ausrichtung von Wasserstoffatomen reagiert, kann die gezielte Kontrolle der Wasserbewegung das MRT-Signal auf bestimmte Zellen oder Prozesse zuschneiden. Die Forschenden kombinierten Aquaporin mit weiteren Proteinen zu austauschbaren genetischen Schaltkreisen. Doktorand Asish Ninan Chacko erklärt, das Protein lasse sich durch viele chemische Signale regulieren; so können unterschiedliche Prozesse erkannt werden.
Das System, MAPPER (ein modulares System auf Aquaporin-Basis, proteaseaktivierbare Sonden zur verbesserten Meldung), wurde in der Publikation in Science Advances beschrieben. Die Studie listet nahezu zehn verschiedene Systeme auf, die das Setup detektieren kann; frühere Arbeiten beschrieben nur vier oder fünf genetische Sensoren, jeweils für einen einzigen Analyt. Leiter Arnab Mukherjee, der die Arbeit seit seiner Postdoktorandenzeit am Caltech verfolgte und seit 2017 an der UCSB weiterentwickelt, hofft, Studierende auszubilden und die Werkzeuge Neurowissenschaftlern und Entwicklungsbiologen zugänglich zu machen. Das Team erwartet, dass MAPPER kontinuierliche Bildgebung in Tierstudien erlaubt und dadurch die Zahl der für innere Messungen zu opfernden Tiere reduziert.
Schwierige Wörter
- magnetresonanztomographie — Bildgebendes Verfahren mit Magnetfeld und Radiowellen.
- aquaporin — Protein, das Wasser durch Zellmembranen transportiert.
- genetisch kodiert — im Erbgut festgelegt und biologisch exprimiert.genetisch kodierten
- Schaltkreis — Verbindung von genetischen Elementen, die Signale steuert.Schaltkreisen
- Sonde — kleines Molekül oder Werkzeug zum Messen.Sonden
- Analyt — eine zu messende chemische Substanz oder Zielgröße.
- Bildgebung — Herstellung von Bildern zur Untersuchung von Körperstrukturen.
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Diskussionsfragen
- Welche Vorteile hätte es für die Forschung, wenn molekulare Aktivität in der MRT sichtbar wird? Nenne zwei Beispiele.
- Welche ethischen Folgen könnten entstehen, wenn MAPPER die Zahl der zu opfernden Tiere reduziert? Begründe kurz.
- Wie könnten Neurowissenschaftler oder Entwicklungsbiologen praktisch von kontinuierlicher Bildgebung profitieren? Gib konkrete Anwendungen.
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