Es scheint sicher, dass Funktionsstörungen in den Mitochondrien der Zellen eine entscheidende Rolle bei der Ausbildung von Alzheimer spielen. Fehlerhafte Stoffwechselfunktionen in diesen „Kraftwerken der Zellen“, wie die Mitochondrien auch genannt werden, sollen ebenfalls für die Entstehung von Tumor- und Autoimmunerkrankungen verantwortlich sein. Bislang war es nicht möglich, die komplexen Abläufe des mitochondrialen Stoffwechsels auf intrazellulärer Ebene darzustellen.
Im gesunden Gehirn befinden sich 100 Milliarden Nervenzellen und in jeder einzelnen davon arbeiten an die 1000 Mitochondrien. Bislang war es nicht möglich, die eigentliche Stoffwechselaktivität der Zellen sichtbar zu machen; der Zellstoffwechsel konnte lediglich über den Sauerstoffverbrauch der Zellen gemessen werden.
Diagnostik und Medikamentenentwicklung
Das ausgezeichnete Verfahren erlaubt es jetzt, diese Zellaktivitäten visuell abzubilden. Dazu haben die Ulmer Forscher zwei unterschiedliche Methoden der Fluoreszenz- und Phosphoreszenzmessung zu einem neuartigen optischen Verfahren kombiniert. Die Wissenschaftler sind sich sicher, dass das Verfahren über die Diagnostik hinaus zukünftig auch für die Medikamentenentwicklung von Bedeutung sein wird.
„Vereinfacht gesagt messen wir die Dauer der Lichtemissionen der einfachsten Moleküle des mitochondrialen Stoffwechsels. Dazu verwenden wir einen Laser, der die Moleküle anregt und wir messen Dauer der Fluoreszenz und die Abklingzeit in Nanosekunden. Gleichzeitig ermitteln wir die Sauerstoffkonzentration mittels eines Phosphoreszenzmarkers.“, erklärt Rück.
„Mit dem von uns entwickelten optischen Verfahren sind wir erstmals in der Lage wesentliche Stoffwechselprozesse in Mitochondrien lebender Zellen darzustellen. So können wir auch metabolische Veränderungen bei Krankheiten wie Alzheimer verstehen.“, ergänzt von Arnim.
Sich der Herausforderung stellen
„Die Ergebnisse dieses IGF-Projektes werden nicht nur die Entwicklung vielversprechender validierter Therapien vorantreiben; sie sind auch für den Mittelstand in Deutschland von hoher wirtschaftlicher Relevanz. Wir als mittelständisches Unternehmen sind davon überzeugt, dass wir für diese Methode in Zukunft noch weitere Anwendungsgebiete erschließen können.“, betont Dr.-Ing. Ludwig Bergann von der Becker & Hickl GmbH.
Das Unternehmen war im Projektbegleitenden Ausschuss des IGF-Projektes aktiv. Dr. Markus Safaricz, Geschäftsführer der Forschungsvereinigung Feinmechanik, Optik und Medizintechnik e.V. (F.O.M.), die das Projekt der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) auf den Weg gebracht und koordiniert hat, ist von dem Mehrwert der Ergebnisse überzeugt: „Die Menschen in unserer Gesellschaft werden immer älter und dadurch steigt die Häufigkeit von Alterskrankheiten. Der Erhalt des gesunden Lebens wurde daher von der Bundesregierung als eine der prioritären Zukunftsaufgaben ausgewiesen.
Dieser Herausforderung stellen wir uns. Die Ergebnisse dieses interdisziplinären IGF-Projektes versprechen bedeutende Fortschritte in der Ursachenforschung von Krankheiten wie Alzheimer oder Diabetes. Zudem ermöglichen sie kleinen und mittelständischen Unternehmen unterschiedlicher Branchen die Entwicklung wirksamer Therapieansätze.“
Quelle: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF)
Mitochondriales Monitoring von Stoffwechseländerungen bei neurologischen Erkrankungen mittels optischer Systeme
