Forschende am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts in Erlangen haben erstmals einzelne Zuckermoleküle in der Glycocalyx mit molekularer Auflösung sichtbar gemacht und deren räumliche Anordnung mit ihrer biologischen Funktion verknüpft. Die Glycocalyx, eine komplexe Zuckerschicht, die jede Zelle im menschlichen Körper umgibt, spielt eine zentrale Rolle bei zahlreichen Erkrankungen wie Krebs oder Autoimmunerkrankungen. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Nature Nanotechnology veröffentlicht und eröffnen neue Perspektiven für Diagnose und Therapie.

Die Glycocalyx reguliert als erste Kontaktstelle der Zelle alle Interaktionen mit ihrer Umgebung. Trotz ihrer Bedeutung war es bislang nicht möglich, ihre Struktur auf Nanometer-Ebene mit ihrer Funktion in Verbindung zu bringen, da herkömmliche Mikroskopiemethoden an ihre Grenzen stießen. Durch die Kombination einer neuartigen lokalisationsmikroskopischen Methode (Resolution Enhancement by Sequential Imaging, RESI) mit bioorthogonaler Chemie gelang es, einzelne Zuckermoleküle auf der Zelloberfläche präzise darzustellen. Die Forschung wurde in Kooperation mit einer Gruppe des Max-Planck-Instituts für Biochemie in Martinsried durchgeführt.

Die neue Technik ermöglicht es, die Dichte und Anordnung von Zuckermolekülen sowie deren Interaktionen in der natürlichen Zellumbgebung zu analysieren. Damit wird sichtbar, wie sich die Glycocalyx bei zellulären Prozessen, etwa durch genetische Mutationen bei Krebs, verändert. Diese Erkenntnisse erlauben funktionale Rückschlüsse auf zelluläre Vorgänge und eröffnen neue Möglichkeiten für die Entwicklung präziserer diagnostischer und therapeutischer Ansätze in der Medizin.

Original Paper:

Ångström-resolution imaging of cell-surface glycans | Nature Nanotechnology

Redaktion: X-Press Journalistenbüro GbR

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