Laser-Mikrodissektion: Krebs besser erforschen

Früherkennung kann bei einer Krebserkrankung Leben retten. Die Laser-Mikrodissektion ermöglicht gezielte Zelluntersuchungen und eine präzise Krebsforschung. Experten der MicroDissect GmbH entwickeln dafür innovative membrangestützte Verbrauchsmaterialien – eine Garantie für die hohe Reinheit der Proben und zuverlässige Analyseergebnisse und damit wichtige Grundlage für die Molekularbiologie.

Micro Dissect
Bösartige Tumore heißen Karzinome. Die Krebszellen eines Karzinoms teilen sich unkontrolliert - gesundes benachbartes Gewebe kann dadurch angegriffen und zerstört werden.

Je früher ein Tumor erkannt wird, desto zielgerichteter kann die Behandlung starten – das steigert auch Überlebenschancen. Um die Ursachen für Krebserkrankungen zu erforschen, untersuchen Wissenschaftler die auffälligen Zellen beispielsweise mittels Biopsie: Dabei entnimmt der Arzt dem Patienten eine Gewebeprobe und untersucht diese auf Zellveränderungen, wie sie etwa bei Krebs auftreten. Die exakte Klassifizierung der Zellen bestimmt dann die weitere Prognose. Erst durch eine Gewebeuntersuchung lässt sich mit Sicherheit sagen, ob es sich um eine gut- oder bösartige Mutation handelt.

Gewebeproben in Präzision

Tumore bestehen meist aus einer heterogenen Mischung von Zellen. Aber oftmals ist nicht die Größe des Tumors entscheidend, sondern seine Aggressivität. Das lässt sich mittels der Laser-Mikrodissektion noch exakter klären. Denn das Verfahren erlaubt die Analyse einzelner Zellen mittels Lichtmikroskopie. Dazu wird ein hauchdünner Gewebeschnitt unter dem Mikroskop betrachtet. Der Laser ermöglicht die Untersuchung auf subzellulärer Gen-, RNS- und Proteinebene. „Bislang gab es keine Alternativen dazu. Forscher haben versucht, die Isolierung manuell durchzuführen“, erklärt Dr. Dorina Böhm, Geschäftsführerin der MicroDissect GmbH, Hersteller von Verbrauchsmaterialien für die membrangestützte Mikrodissektion. Mit dem entwickelten Lasersystem lässt sich per Computer das gewünschte Zellsegment auf dem Objektträger markieren und berührungslos von unerwünschten Zellsegmenten trennen. Die elektronisch gesteuerte Separation bietet der Wissenschaft so die Chance, mikroskopisch kleine und hochreine Proben zu gewinnen. „Seit den 1990er Jahren hat sich die Laser-Mikrodissektion als standardisierte Methode etabliert und stetig weiterentwickelt“, sagt Böhm.

„Eine Chance für die personalisierte Medizin“

Krebs ist nicht gleich Krebs. Bei einer Erkrankung spielt die Klassifizierung der zugrundeliegenden Mutation eine wichtige Rolle. Das Verfahren der Laser-Mikrodissektion (LMD) trägt deshalb seit mehr als 18 Jahren dazu bei, individuelle Unterschiede zwischen Krankheitsursachen und damit effektive Behandlungsmethoden für Krebspatienten zu finden. Dr. Falk Schlaudraff und Dr. Christoph Greb von Leica Microsystems erklären, warum gerade LMD-Mikroskope von Leica nicht nur einen Beitrag zur Krebsforschung leisten. Denn: Auch andere Fachbereiche entdeckten das Verfahren zunehmend für sich und nutzen das Potential für wissenschaftliche Studien.

Schlaudraff: Das klassische Anwendungsgebiet ist in der Regel die Pathologie, insbesondere die Tumorforschung. Die Laser-Mikrodissektion ermöglicht die kontrollierte präzise Isolierung krankhafter Zellen aus einer heterogenen Gewebeprobe, um ein reines Dissektat für Folgeuntersuchungen zu gewinnen. Somit kann man genauere Rückschlüsse ziehen: Die Ergebnisse der Untersuchungen basieren nicht auf einem Gemisch aus gesunden und krankhaft veränderten Zellen, sondern können gezielt der einen oder anderen Population zugeordnet werden.

Greb: Auch in den Neurowissenschaften spielt die Laser-Mikrodissektion eine große Rolle und dient zum Separieren bestimmter Gehirnareale bis hin zu einzelnen Neuronen. Ein exotischeres Anwendungsgebiet ist die Forensik. Mit Hilfe der LMD lässt sich biologisches Material des Täters von dem des Opfers separieren. Der daraus erstellte genetische Fingerabdruck trägt dann häufig zur Ergreifung und Identifizierung des Täters bei. Biologen untersuchen dagegen mithilfe der lasergestützten Mikrodissektion die Jahresringe von Bäumen. Damit lassen sich Rückschlüsse ziehen, wie das Klima etwa vor 1.000 Jahren gewesen sein muss. Und Polarforscher nutzen das Verfahren, indem sie aus Bohrproben tiefer Eisschichten Bakterien isolieren. Der kreativen und vielfältigen Nutzung der Laser-Mikrodissektion sind bislang keine Grenzen gesetzt.

Schlaudraff: Leica Microsystems bedient hauptsächlich den wissenschaftlichen Markt. Unsere Kunden sind überwiegend in der Forschung tätig. Aber auch Krankenhäuser nutzen das Verfahren zur Diagnose. Wir sind weltweit aktiv und vertreiben unsere Geräte in allen Märkten. Diese entwickeln wir stetig weiter.

Greb: Übrigens können Wissenschaftler neben dem Ausschneiden „toter“ Areale aus Gewebeschnitten unser LMD auch zum Separieren lebender Zellen aus Zellkulturen nutzen. Diese Anwendung findet immer größere Beliebtheit.

Schlaudraff: Die Medizin der Zukunft ist meines Erachtens die personalisierte Medizin. Die Erkenntnis und das Wissen um die unterschiedlichen Arten von Krebs haben die Behandlungsmethoden stark beeinflusst. Die LMD bietet die Chance, Ursachen zu erkennen und abgestimmte Therapieformen für den Patienten zu entwickeln.

Greb: Gleichzeitig sind auch die Analysetechniken, die auf den Ergebnissen der Laser-Mikrodissektion aufbauen, immer präziser geworden. Zuvor musste man sich auf eine ganze Gewebeprobe konzentrieren, mit Hilfe der LMD können auf Wunsch nun einzelne Zellen separiert werden. So können Anwender im Anschluss das volle Potential molekularbiologischer Analysemethoden ausschöpfen. Daher schätze ich die Einzigartigkeit unserer aufrechten Lasermikrodissektionssysteme sehr. Denn gerade die Nutzung der Gravität in unserem LMD-Verfahren bietet viele Vorteile, um zahlreiche Dissektate rein und berührungslos zu isolieren.

Qualitative Standards optimieren

Doch kein Erfolg ohne Herausforderung: Herkömmliche Objektträger sind für die weitere Untersuchung des Gewebes ungeeignet. Eine einzelne Zelle kann ohne Beschädigung kaum von einem Glasträger isoliert werden. Jeder manuelle Eingriff mit medizintechnischem Besteck gefährdet das Ziel der hochreinen Probengewinnung. „Nur absolut reine Zellproben erlauben Rückschlüsse auf molekulargenetische Ursachen einer Fehlfunktion und die Entstehung eines Tumors“, erklärt Böhm die Problematik. Die inerte Membran der Experten von MicroDissect bietet eine einfache und effiziente Lösung für weiterführende Probenanalysen. Die membrangestützte Laser-Mikrodissektion basiert auf der inerten Beschaffenheit der Trägermembran.

Neben einem modernen Lasersystem ist auch ein optimal angepasstes medizintechnisches Zubehör Voraussetzung für die hohe Reinheit von Gewebeproben. Die dafür spezifizierten Verbrauchsmaterialien entstehen in dem mittelhessischen Betrieb in Herborn: Die MicroDissect GmbH produziert sie unter Reinraumbedingungen in bester Qualität. „Wenn die Isolation des Dissektats durch den Laserstrahl stattgefunden hat, fällt es in den Deckel eines sogenannten Caps. Das darin enthaltene optische Element macht die Zellprobe unter dem Mikroskop sichtbar“, so Böhm. Die fett- und klebstofffreie, hochreine Membran wirkt dabei wie ein Tablett, das aber bei der weiteren Untersuchung nicht stört.

„Seit den 1990er Jahren hat sich die Laser-Mikrodissektion als standardisierte Methode etabliert und stetig weiterentwickelt.“
Dr. Dorina Böhm, Geschäftsführerin der MicroDissect GmbH
Dr. Dorina Böhm
Geschäftsführerin der MicroDissect GmbH

Eine Erfindung für die Wissenschaft

Aber nicht nur in der Krebsforschung ist die membrangestützte Laser-Mikrodissektion kaum noch wegzudenken. Auch Stammzellforscher erweitern derzeit ihre Möglichkeiten der Dissektion mithilfe des Lasersystems. Sie erwarten Fortschritte in der regenerativen Medizin sowie bei der Stammzelltherapie. Und selbst Pflanzenforscher und Botaniker erhoffen sich aufgrund der modernen Isolationstechnik neue Erkenntnisse zu Parasiten und Krankheitserregern, die gerade für die Landwirtschaft der Zukunft entscheidend sein können. Und die Experten von MicroDissect gehen auch flexibel auf Kundenwünsche ein. Dazu gehört die Fertigung von Entwicklungsmustern ebenso wie kundenspezifische Kleinserien und OEM-Produkte. Aber für die präzise Erforschung von Tumorzellen leistet die membrangestützte Laser-Mikrodissektion bereits heute einen Beitrag – und hilft das Leben von Krebspatienten zu verbessern.

Firmenporträt

MicroDissect GmbH

Die Firma MicroDissect GmbH, die seit 2001 in der Lahn-Dill-Region beheimatet ist, fertigt und liefert Verbrauchsmaterialien für die membrangestützte Mikrodissektion. Zu den Kunden zählen namhafte Anbieter von Anlagen für die Lasermikrodissektion und bekannte Universitäten, Institute und Labore. 

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