Prof. Ali Ertürks transparente Mäuse – Eine Revolution für Tests von Krebsmedikamenten

Fortschritte in der Krebsbiotechnologie erfordern laufende Tests verschiedener Medikamente und Behandlungsverfahren. Zuverlässige Ergebnisse zu erzielen und tatsächlich wirksame Therapien zu finden, ist jedoch häufig komplex und schwierig. Verbesserungen dieses Prozesses könnten eine wirksamere und schnellere Krebsbekämpfung ermöglichen. Hier setzt eine neue Technologie an: transparente Mäuse.

Wie funktioniert die Technologie transparenter Mäuse?

2018 fand am Forschungszentrum Helmholtz München Prof. Ali Ertürk heraus, wie sich eine Maus transparent machen lässt. Sein Team entwickelte die Technik nun durch Chemikalien weiter, die bestimmte Gewebearten hervorheben. Damit wurde es möglich, Gewebe in bislang unerreichter Detailgenauigkeit zu untersuchen.

Die Methode kann kleine Tumoren erkennen, die zuvor nicht nachweisbar waren. Das ist wichtig, um vor Tests am Menschen zu zeigen, dass Krebsmedikamente Tumoren bei Mäusen beseitigen können. Diese Arbeit könnte die medizinische Forschung revolutionär voranbringen.

Eine neue Ära der Medikamententests

Dieses neue Bildgebungsverfahren könnte die Prüfung von Krebsmedikamenten grundlegend verändern. Deren Wirksamkeit wird in der Regel zunächst an Mäusen getestet. Das neue Verfahren könnte diese Tests effizienter machen. 

Prof. Ertürk zufolge kann sein Bildgebungsverfahren selbst winzige Tumoren erkennen, die bei MRT, also Magnetresonanztomografie, und PET-Untersuchungen nicht sichtbar sind. Das ist wichtig, um zu zeigen, dass Krebsmedikamente Tumoren bei Mäusen beseitigen können, bevor sie am Menschen getestet werden.

Mäuse transparent machen und die Wirksamkeit von Medikamenten prüfen

Normalerweise wird bei Labormäusen Krebs ausgelöst und das Tumorwachstum mit herkömmlichen bildgebenden Verfahren verfolgt. Anschließend erhalten die Tiere das zu prüfende Krebsmedikament. Eine erneute Untersuchung soll zeigen, ob die Behandlung etwas verändert hat.

Prof. Ertürks Verfahren ist nur bei toten Mäusen anwendbar. Nach der Auslösung von Krebs werden die Mäuse transparent gemacht und mit der neuen Technik untersucht. Für die Wirksamkeitsprüfung eines Medikaments dürfte es genügen, nur einige Mäuse transparent zu machen.

Ertürks Bildgebungsverfahren zeigt unten das Tumorgewebe genauer. Die herkömmliche Aufnahme oben in Weiß zeigt nur die größten Tumoransammlungen.

Einzelheiten der Studie

Laut dem am 10. Juli 2023 in Nature Biotechnology veröffentlichten Artikel entwickelten Prof. Ali Ertürk und sein Team eine neue Technik namens „wildDISCO“. Dieses chemische Verfahren ermöglicht es gewöhnlichen IgG-Antikörpern, den gesamten Mäusekörper zu durchdringen. Es kann die molekulare Zusammensetzung und Verteilung von Zellen im ganzen Körper kartieren. Das könnte insbesondere zum Verständnis von Systemen beitragen, die sich wie das Nervensystem über sämtliche Körperregionen erstrecken.

WildDISCO beruht auf einer Cholesterinextraktion, also der Entfernung von Fettmolekülen aus dem Gewebe, damit gewöhnliche Antikörper den gesamten Mäusekörper durchdringen können. Dies ermöglicht ein gleichmäßiges Eindringen in verschiedene Gewebeschichten, Muskeln und Knochen. So entstehen Karten der Zelltypen und Proteinverteilung im gesamten Mäusekörper.

Diese Arbeit könnte besonders das Verständnis von Systemen verbessern, die sich wie das Nervensystem durch alle Körperregionen ziehen. Das Nervensystem bildet etwa ein komplexes Netz zwischen verschiedenen Organen. Dessen genaue Verteilung und beteiligte Zelltypen sind jedoch noch nicht vollständig bekannt. WildDISCO könnte solche Fragen beantworten.

Außerdem ermöglicht die Technik die Kartierung weiterer Systeme im Mäusekörper, beispielsweise des Lymphsystems. Dieses reguliert den Flüssigkeitskreislauf und ist ein wichtiger Teil des Immunsystems. Indem WildDISCO die Verteilung seiner Zellen und Proteine sichtbar macht, kann es zum Verständnis des Zusammenwirkens dieser Systeme beitragen.

Schließlich lässt sich die Technik auch einsetzen, um seltene Zelltypen und Strukturen im Mäusekörper zu erkennen. So können Forschende seltene Ansammlungen von Immunzellen, sogenannte tertiäre lymphatische Strukturen, in krebskranken Mäusen identifizieren. Diese Strukturen können die Immunantwort im Tumorgewebe verstärken und ein mögliches Ziel der Krebsbehandlung darstellen.

Technologie und Krebs: Künftige Möglichkeiten

Diese Bildgebungstechnologie könnte uns besser verstehen lassen, wie Krankheiten wie Krebs entstehen. Die Wirkungen unterschiedlicher Medikamente und Therapien im Zusammenhang des ganzen Körpers zu beobachten, könnte Forschenden ein umfassenderes Verständnis vermitteln.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die 3-dimensionalen Aufnahmen online gespeichert werden. Forschende können diese Bibliothek für eigene Experimente oder zur Untersuchung anderer Bereiche des Tieres nutzen. Prof. Ertürk glaubt, dass die Technologie den Einsatz von Labortieren um das Zehnfache verringern könnte.

Die neue Technologie ist nicht auf Mäuse begrenzt, sondern lässt sich bei jeder Tierart einsetzen. Sogar menschliche Gewebe und Organe könnten damit transparent gemacht werden.

Fazit

Transparente Mäuse und das neue Bildgebungsverfahren sind eine spannende wissenschaftliche Neuerung. Sie könnten helfen, die Entstehung von Krankheiten und die Wirkung von Behandlungen besser zu verstehen. Der technische Fortschritt könnte neue Wege eröffnen, Krebs zu erkennen, zu behandeln und zu verhindern. All dies lässt sich als großer Schritt im Kampf gegen Krebs betrachten.

Wer ist Ali Ertürk? Sein Ausbildungsweg

Ertürk wuchs in der Türkei auf und absolvierte sein Bachelorstudium im Fach Molekularbiologie und Genetik an der Bilkent-Universität in Ankara. Während des Studiums machte er zwei Sommerpraktika in amerikanischen neurobiologischen Laboren, an der Yale School of Medicine und der Harvard Medical School. Zuvor hatte er noch nie in einem Forschungslabor gearbeitet, die Türkei verlassen oder in einem Flugzeug gesessen. „Das war für mich etwas sehr Wichtiges“, sagt er. Für seine neurowissenschaftliche Promotion ging er an das Max-Planck-Institut für Neurobiologie, wo er an Bildgebungstechnologien und Gewebeklärung arbeitete. Er fotografierte und verband die reale mit der mikroskopischen Welt. „Was ich liebe, ist das Fotografieren, besonders nachts.“ Er liest gerne Hörbücher; pro Jahr kauft er 70-80 Bücher.

Ertürks Mentor und Helmholtz-München-CEO Matthias Tschöp sagte, dass sie durch die Verbindung von „Engineering der nächsten Generation“ und KI, also künstlicher Intelligenz, die Biomedizin verändern wollten. „Mit seinem Fachwissen in Systembiomedizin, hochauflösender Bildgebung und künstlicher Intelligenz verkörpert Ali Ertürk den hybriden Wissenschaftler, den wir heute brauchen, um den wachsenden gesundheitlichen Bedrohungen unserer Gesellschaft entgegenzutreten“, sagt er. Über seine wissenschaftlichen Erfolge hinaus habe „Ali einen ansteckend kreativen Geist.“ Er ist ein synthetischer Denker mit beeindruckenden Fähigkeiten als erfolgreicher Künstler und Fotograf.