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Lebensvorgänge auf molekularer Ebene verstehen

 
Deutsche Forschungsgemeinschaft bewilligt Großgeräte für die bildgebende Massenspektrometrie – Eine Million Euro für Gießener Wissenschaftler

Nr. 281 • 25. Oktober 2011


Sie ist ein unerlässliches Werkzeug zur Erforschung von Lebensvorgängen auf molekularer Ebene: Die bildgebende Massenspektrometrie, die wie ein Mikroskop Gewebestrukturen darstellen, dabei aber gleichzeitig die beteiligten chemischen Moleküle sichtbar machen kann. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert die Weiterentwicklung und Anwendung der bildgebenden Massenspektrometrie an deutschen Universitäten mit insgesamt 5,8 Millionen Euro. Etwa eine Million Euro davon gehen an die Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) für die sogenannte MALDI Imaging Methode. Die JLU ist somit eine von neun Universitäten, die den Zuschlag erhalten haben. Insgesamt waren 35 Förderanträge eingereicht worden.

Die Freude war groß in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Bernhard Spengler (Institut für Anorganische und Analytische Chemie), als die DFG am 24. Oktober 2011 die Entscheidungen in der Großgeräteinitiative zur Förderung der bildgebenden Massenspektrometrie bekannt gab. Die Gießener Wissenschaftler werden ein Hochleistungsmassenspektrometer erhalten. Außerdem bekommen sie Mittel für die Entwicklung einer neuen Ionenquelle, mit der Biomoleküle mikroskopisch abgebildet werden können.

Prof. Spengler war in den frühen 1990er Jahren der erste, der eine Nutzung der damals noch sehr jungen, sogenannten matrixassistierten Laserdesorptions-Ionisation (MALDI) für die Erzeugung von mikroskopischen Bildern vorschlug. Er konnte zeigen, dass biologische Moleküle wie zum Beispiel Eiweißstoffe auf diese Weise räumlich sichtbar gemacht und identifiziert werden können. Heute ist die Methode eine wichtige Erweiterung etablierter Methoden in der Histologie, der Pathologie und der Wirkstoffforschung.

„Biologische Zellen bestehen aus tausenden verschiedenen chemischen Stoffen, jeder einzelne mit einer genau festgelegten biologischen Funktion“, so Prof. Spengler. „Um Lebensvorgänge besser verstehen zu können, müssen wir nicht nur die molekulare Struktur dieser Stoffe aufklären, sondern auch untersuchen, wo sich diese Stoffe in den Organen und in den Zellen in bestimmten Situationen jeweils befinden und wie sie miteinander reagieren.“ Genau diese Anforderungen erfüllt die bildgebende Massenspektrometrie.

Das von der DFG bewilligte Gießener Projekt soll die räumliche Auflösung und die Qualität der Methode weiter verbessern. Bislang erreichen die Wissenschaftler um Prof. Spengler eine räumliche Auflösung von fünf Mikrometern (tausendstel Millimeter) und liegen damit bereits jetzt weltweit an der Spitze der Entwicklung. Für einen breiten Einsatz der Methode in der Biomedizin, Histologie und Pathologie soll nun eine Auflösung von einem Mikrometer und eine Darstellung auch von größeren und weniger häufigen Molekülen ermöglicht werden. Damit wäre es erstmals möglich, die Lebensvorgänge innerhalb einer biologischen Zelle über das Zusammenspiel der beteiligten Biomoleküle direkt sichtbar zu machen, ohne einzelne, vermutete Stoffe gezielt markieren zu müssen.

  • Kontakt:

Prof. Dr. Bernhard Spengler
Institut für Anorganische und Analytische Chemie
Schubertstraße 60 (Haus 16), 35392 Gießen
Telefon: 0641 99-34800

Herausgegeben von der Pressestelle der Justus-Liebig-Universität Gießen, Telefon 0641 99-12041

Massenspektrometrisches Bild dreier Pflanzen-Metabolite in einem keimenden Raps-Samenkorn.
Massenspektrometrisches Bild dreier ausgewählter Pflanzen-Metabolite in einem keimenden Raps-Samenkorn. Abbildung: JLU, Arbeitsgruppen Prof. Spengler, Prof. Friedt.
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