Neues Verfahren ermöglicht Zelltransfektion im Hochdurchsatz-Screening
21.03.2016

Bild 1: Selektive Manipulation von Zellen mit fluoreszierenden 10 kDa Dextranen: Das Ergebnis der gezielten Laserbestrahlung durch Verwendung einer Lasermaske wird unter dem Mikroskop sichtbar. Skalenbalken 10 mm (Foto: LZH)

Bild 2: Funktionsmuster für das Hochdurchsatz-Screening. (Illustration: LZH)

Eine effiziente und zellschonende Transfektion in der Hochdurchsatztestung wird mit etablierten Methoden bislang nicht zufriedenstellend erreicht. In einem Projekt der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) ist es dem Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) und seinen Partnern nun gelungen, ein Funktionsmuster für eine Goldnanopartikel basierte Lasertransfektion im Hochdurchsatz zu entwickeln.

Diese Transfektionsmethode zeichnet sich dadurch aus, dass die Moleküle durch einen optisch induzierten Prozess in die Zelle eingebracht werden. Durch das Anlagern von Goldnanopartikeln an die Zellen wird unter Laserbestrahlung ein photothermischer Effekt erzielt, der das effiziente Einbringen von Molekülen in die Zellen ermöglicht.

Viele Vorteile durch veränderte Methodik
Im Vergleich zu bislang gängigen Varianten der Zelltransfektion können mit der auf Goldnanopartikeln basierenden Methode Aufwand und Risiko deutlich gesenkt werden. Die Verwendung eines optischen Mechanismus macht die Methode zudem um ein vielfaches unabhängiger von Zelltyp und eingebrachten Molekülen. Dabei kann die Transfektion innerhalb größerer Proben sowohl zellgenau als auch zellspezifisch durchgeführt werden.

Applikationstests und Methodenvergleiche auch für Kunden
Im Rahmen des Projektes konnten bereits eine erhebliche Zahl an Applikationsdaten gesammelt und Einsatzbereiche verifiziert werden. Die Gruppe Biophotonische Bildgebung & Manipulation bietet als Dienstleistung die Testung der Methode für kundenspezifische Fragestellungen an. Ebenso können hier Methodenvergleiche unterschiedlicher Transfektionsverfahren in Auftrag gegeben werden.

Weiterführung mit neuen Partnern
Das Projekt ist mit der Fertigstellung des Funktionsmusters erfolgreich abgeschlossen. Jetzt planen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine Weiterführung. Die Methodik soll für die Anwendung in der Hochdurchsatztestung bis zur Marktreife weiterentwickelt werden. Zurzeit wird noch nach Partnern aus dem Screening-Bereich gesucht, die im Folgeprojekt in Kooperation mit dem LZH einen Prototypen realisieren.

Das Projekt „Aufbau und Erprobung eines Funktionsmusters für die Goldnanopartikel basierte (GNOME) Lasertransfektion im Hochdurchsatz“ ist das IGF-Vorhaben Nr. 18129 N der Forschungsvereinigung Feinmechanik, Optik und Medizintechnik. Es wurde über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V. (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. Die Mitglieder des projektbegleitenden Ausschusses waren: Centrum für Angewandte Nanotechnologie (CAN) GmbH, Cenix BioScience GmbH, European ScreeningPort GmbH, IBA GmbH, LaVision BioTec GmbH und LLS Rowiak LaserLabSolutions GmbH.

 

Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)

Als unabhängiges gemeinnütziges Forschungsinstitut steht das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) für innovative Forschung, Entwicklung und Beratung. Das durch das Niedersächsische Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr geförderte LZH widmet sich der selbstlosen Förderung der angewandten Forschung auf dem Gebiet der Photonik und Lasertechnologie. 1986 gegründet arbeiten inzwischen über 170 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter am LZH.

Der Fokus des LZH liegt auf den Bereichen Optische Komponenten und Systeme, Optische Produktionstechnologien und Biomedizinische Photonik. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Naturwissenschaftlern und Maschinenbauern ermöglicht innovative Ansätze für Herausforderungen verschiedenster Bereiche: von der Komponentenentwicklung für spezifische Lasersysteme bis hin zu Prozessentwicklungen für die unterschiedlichsten Laseranwendungen, zum Beispiel für die Medizintechnik oder den Leichtbau im Automobilsektor. 17 Ausgründungen sind bis heute aus dem LZH hervorgegangen. Das LZH schafft so einen starken Transfer zwischen grundlagenorientierter Wissenschaft, anwendungsnaher Forschung und Industrie.