Effiziente Gen-Identifikation dank leuchtender Zellkerne

10.01.2025

Die Identifizierung von Schlüsselgenen, die an der Entstehung von Krankheiten beteiligt sind, stellt eine große Herausforderung in der biomedizinischen Forschung dar. Forschende der Universität Bonn und des Universitätsklinikums Bonn (UKB) haben eine Methode entwickelt, die diesen Prozess erheblich beschleunigt: Nuclear In-Situ Sequencing (NIS-Seq).

Bild: Das Bild zeigt die Forschenden, die eine Methode entwickelt haben, die die Identifizierung von Genen einfacher macht; Copyright: Felix Heyder / Universitätsklinikum Bonn

Forschungsgruppe untersucht wie man Schlüsselgene, die an der Entstehung von Krankheiten beteiligt sind, leichter identifizieren kann (im Uhrzeigersinn von oben links): Alexander Hoch, Katja Blumenstock, Marius Jentzsch, Caroline Fandrey und Prof. Jonathan Schmid-Burgk.

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Das CRISPR-Screening ist ein etabliertes Verfahren zur Analyse der Genfunktion. Dabei wird in Zellen gezielt ein Gen ausgeschaltet, um dessen Einfluss auf biologische Prozesse zu untersuchen. Dieses Verfahren ist jedoch äußerst zeitaufwändig und in seinem Anwendungsspektrum begrenzt. Besonders problematisch: Viele Zelltypen, wie menschliche Immunzellen, überstehen den komplexen Prozess oft nicht.

Neue Technik: Zellkerne bringen Schlüsselgene zum Leuchten

Die Forschenden aus Bonn entwickelten ein optisches Verfahren, das auf dem Prinzip des CRISPR-Screenings basiert, jedoch eine deutlich schnellere und breitere Anwendung ermöglicht. Bei der NIS-Seq-Methode werden Zellen mit CRISPR-RNA und einem speziellen Phagenpromoter ausgestattet. Dieser vervielfältigt genetische Sequenzen, die anschließend durch Fluoreszenz sichtbar gemacht werden. "Allerdings können wir nahezu beliebige biologische Prozesse in Zellen beobachten, während sie noch leben, um die daran beteiligten Schlüsselgene zu identifizieren", erläutert Doktorandin Caroline Fandrey, Erstautorin der Studie.

Deutliche Zeitersparnis und breitere Anwendbarkeit

Während herkömmliche CRISPR-Screens mehrere Monate in Anspruch nehmen können, ermöglicht NIS-Seq die Identifikation relevanter Gene innerhalb einer Woche. Zudem funktioniert die Methode bei nahezu allen Zelltypen, einschließlich kleiner oder inaktiver Zellen. In der Studie haben die Forschenden acht Zelltypen zweier Spezies erfolgreich analysiert.

Prof. Jonathan Schmid-Burgk, Arbeitsgruppenleiter am Institut für klinische Chemie und klinische Pharmakologie des UKB und Mitglied im Exzellenzcluster Immunosensation2 der Universität Bonn ergänzt: "Wir sind überzeugt davon, dass unsere Methode der neue Standard für die Identifikation von genetischen Schlüsselakteuren zellulärer Prozesse wird."

MEDICA.de; Quelle: Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

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