Weitfeld-Fluoreszenzmikroskop für Langzeit-Observation lebender Zellen

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung in 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 544665512

Die Junior-Forschungsgruppe „Signaldynamiken in zellulären biomedizinischen Systemen” am Institut für Zellbiologie und Immunologie erforscht die molekularen Grundlagen der Zell-zu-Zell-Heterogenität und ihre Auswirkung auf Krankheiten im Menschen. Krebs ist eine der häufigsten Todesursachen. Trotz der Entwicklung ständig effektiver werdender zielgerichteter Therapien kann die Proliferation der Krebszellen oft nicht vollständig unterdrückt werden, wodurch Tumore typischerweise binnen weniger Monate nach Behandlung zurückkehren können. Ein typischer Weg hierfür ist die erworbene Resistenz, bei der sich wirkstoff-sensitive Zellen über nicht-genetische Mechanismen an das Medikament anpassen können, was zur Akkumulierung von DNA-Mutationen und schließlich zu einer permanenten Resistenz führen kann. Trotz der eindeutigen medizinischen Relevanz bleibt unser Wissen auf zellulärer Ebene begrenzt, da es bislang kein Messverfahren gibt, das die Signaldynamiken der Zell-zu-Zell-Heterogenität über längere Zeiträume abbilden kann. Der Antragsteller hat diese Barriere während seiner Postdoktorandenzeit mit einer innovativen Pipeline aus Zeitraffer-Mikroskopie und automatisiertem Zell-Tracking überwunden, bei der tausende behandelte Einzelzellen bis zu zwei Wochen kontinuierlich observiert werden können. Die Junior-Professur hat zum Ziel, diese Pipeline mit klassischen biochemischen und genetischen Ansätzen zu kombinieren, um eine eingehende Charakterisierung der Krebszellschicksale bzgl. der erworbenen Wirkstoffresistenz über die gesamte Pipeline auf Einzelzellebene durchzuführen. Damit sollen die Dynamik und die Abfolge der Fälle entschlüsselt werden, bei denen erworbene Wirkstoffresistenz entsteht. Für dieses Vorhaben wird als zentrales Element der Forschungsgruppe ein Weitfeld-Fluoreszenzmikroskop beantragt, mit dem Langzeitobservationen der Zellen von mindestens 7 Tagen durchgeführt werden können. Das Mikroskop soll zentral in der Technologieplattform „Zelluläre Analytik” des „Stuttgart Research Center Systems Biology” betrieben werden und wird damit für alle Mitglieder und assoziierten Arbeitsgruppen des SRCSB zugänglich sein. Für die ersten 12 Monate sind 4.200 Betriebsstunden durch die Junior Forschungsgruppe des Antragstellers vorgesehen. Die Gesamtnutzungszeit des Mikroskops wurde mit 5.500 Betriebsstunden veranschlagt.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Weitfeld-Fluoreszenzmikroskop für Langzeit-Observation lebender Zellen
• Gerätegruppe: 5000 Labormikroskope
• Antragstellende Institution: Universität Stuttgart
• Leiter: Professor Dr. Chengzhe Tian