WildDISCO: Revolutionäre bildliche Darstellung von gesamten Körpern

In der Vergangenheit waren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf genetisch veränderte Tiere oder spezialisierte Marker angewiesen, um bestimmte Strukturen und Zellen im gesamten Körper eines Tieres sichtbar zu machen. Diese Ansätze sind jedoch teuer und zeitaufwendig, insbesondere wenn es sich um körperweite Systeme wie das Nervensystem handelt. Ein Team aus Forschenden von Helmholtz Munich, LMU Klinikum und der LMU um Professor Ali Ertürk hat nun eine neue Methode namens WildDISCO veröffentlicht, die herkömmliche Antikörper verwendet, um den gesamten Körper von Mäusen zu visualisieren. Dadurch können detaillierte dreidimensionale Karten von gesunden und kranken Strukturen im Körper von Säugetieren auf einfache und kostengünstige Weise erstellt werden.

Im Detail umfasst der Versuchsablauf die Verteilung von Antikörpern gekoppelt mit fluoreszierenden Markern im gesamten Körper des nicht mehr lebenden Tieres über das Blutgefäßsystem. Im nächsten Schritt werden die Tiere optisch transparent gemacht, indem sie mit bestimmen Chemikalien behandelt werden, um das Gewebe durchlässiger für Lichteinstrahlung zu machen. Daraufhin wird ein Lichtscheibenfluoreszenzmikroskop für die Untersuchung eingesetzt, wobei die Forscher ein Fluoreszenzsignal detektieren, wo ein spezifischer Antikörper an die Struktur, das Molekül oder die Zelle von Interesse bindet. Fortgeschrittene computergestützte Werkzeuge erstellen körperweite Karten über die Lokalisation der Moleküle, die von Interesse sind.

Der entscheidende Faktor für den Erfolg dieses Projekts war es einen Weg zu finden, wie man einen relativ großen Antikörper gleichmäßig in jeder Zelle eines Tieres verteilt. Ali Ertürk und sein Team identifizierten ein spezielles Molekül, das die Durchlässigkeit von Zellmembranen erhöht und eine tiefe und gleichmäßige Verteilung von standardmäßigen Antikörpern ohne Aggregation ermöglicht.

Mit WildDISCO waren die Forscher in der Lage, detaillierte Karten der zellulären Strukturen und schließlich Ganzkörper-Atlanten von Mäusen zu erstellen mit Fokus auf das Nervensystem, die lymphatischen Gefäße, die Blutgefäße und die Immunzellen. Mit dieser Methode entdeckten sie bereits, dass das Darmmikrobiom eine bedeutende Rolle bei der Entwicklung des enterischen Nervensystems, dem Netzwerk an Nerven entlang des Magen-Darm-Trakts, spielt. Außerdem wurden Tumor-assoziierte lymphoide Strukturen (TLS) im Zusammenhang mit der Ausbreitung von Brustkrebs kartiert, was wiederum Einblicke in die Auswirkungen dieser Strukturen auf die Immunantwort auf Tumore liefert.

Mai, H., Luo, J. et al.: Whole-body cellular mapping in mouse using standard IgG antibodies. Nature Biotechnology, 2023

Ausführliche Pressemeldung des Helmholtz Zentrums München