Zürich – Wie schwer ist eine Zelle des Körpers? Um dies zu bestimmen, haben Forscher an der ETH Zürich eine Spezialwaage entwickelt. Neben der Masse der einzelnen Zellen können sie damit auch deren Veränderung über die Zeit verfolgen. Bisher war es nicht möglich, die Masse lebender Zellen und deren Veränderung genau zu messen, wie die ETH Zürich mitteilte. Es habe keine geeignete Messmethode gegeben.
Nun haben Wissenschafter der Forschungsgruppe Biophysik an der ETH Zürich in Zusammenarbeit mit der Universität Basel und dem University College London eine Zellwaage entwickelt. Damit können die Masse lebender Zellen und die Veränderung des Gewichts über die Zeit bestimmt werden – dies mit einer Auflösung von Millisekunden und Billionstel Gramm.
Fingerspitzengefühl
Die Zellen werden in einer Zellkulturkammer gewogen. Dabei wird der Wiegearm, ein winziges, hauchdünnes, transparentes und mit Collagen oder Fibronektin beschichtetes Siliziumplättchen, zum Boden der Kammer heruntergefahren, stupst dort eine Zelle an und nimmt sie auf.
Für die Messungen hängt die Zelle an der Unterseite eines winzigen Federbalkens. Der Federbalken wird von der Seite mithilfe eines Lasers zum Schwingen angeregt. Ein zweiter Laser misst vorne die Schwingungen, zuerst ohne und dann mit Zelle. Aus der Differenz lässt sich die Masse der Zelle errechnen.
Das Masse samt deren Veränderung wird auf einem Computerbildschirm als Kurve dargestellt. Zusätzlich kann mit dem Fluoreszenzmikroskop, an dem die Messapparatur montiert ist, alles, was gleichzeitig im Innern der gewogenen Zellen vorgeht, gefilmt und beobachtet werden.
Neue Einblicke
So kann beispielsweise mitverfolgt werden, wie sich die Masse während Zellzyklus und Zellteilung verändert. So konnten die Wissenschafter beobachten, dass die Masse lebender Zellen um ein bis vier Prozent schwankt, während sie ihre Gesamtmasse regulieren. Tote Zellen hingegen zeigen diese Schwankungen nicht.
Die Zellwaage stößt laut der Forschergruppe bereits auf großes Interess – bei Biologen, Medizinern, in der Pharmaindustrie und bei Materialwissenschaftern. Dieser Tage stellen die Forscher ihre Zellwaage in der Fachzeitschrift "Nature" vor. Die neue Methode ist patent-rechtlich geschützt, eine Schweizer Firma arbeitet an einem serienreifen Gerät. (APA, red, 29. 10. 2017)