Mit der Magnetischen Kernresonanz (NMR) den Krebszellen auf der Spur
BINDER-Klimaschrank schafft Voraussetzungen für reproduzierbare Versuche
Am Institut der Biophysik und Physikalischen Biochemie von Professor Dr. Dr. Hans Robert Kalbitzer an der Universität Regensburg arbeitet ein Forscherteam daran, mit Hilfe der NMR-Spektroskopie den Stoffwechsel von Tumorzellen zu untersuchen und Biomarker zu finden, d.h. messbare Produkte als Indikator z.B. für Krankheiten. Ziel ist es, Tumor-initiierende Zellen zu identifizieren, ihre Entwicklung zu prognostizieren und eine gezielte Therapie zu ermöglichen. In dem Versuchsaufbau spielt ein BINDER-Klimaschrank KB 240 mit Gaszuführung eine wichtige Rolle.
Das Glioblastom (GBM) ist der häufigste bösartige Hirntumor bei Erwachsenen. Auch bei intensiver Therapie liegt die durchschnittliche Überlebenszeit bei weniger als 15 Monaten. Verantwortlich für das schnelle Wachstum dieser Tumorart ist offenbar eine bestimmte Art von Stammzellen. Die Forschung sucht daher nach nicht-invasiven Methoden, diese Zellen eindeutig zu identifizieren, ihre Entwicklung zu untersuchen und die Wirkung therapeutischer Maßnahmen zu verfolgen. Das Team an der Universität Regensburg setzt dabei auf NMR-Spektroskopie (Englisch: nuclear magnetic resonance, NMR).
Von außen sieht das NMR-Gerät aus wie ein sehr großer Boiler oder eine riesige „Thermoskanne“ mit Doppelwand - der Supraleiter, der das Magnetfeld aufbaut, benötigt sehr tiefe Temperaturen und muss mit flüssigem Helium gekühlt werden. Im Innenraum des Geräts befindet sich beim Versuch in einem speziellen Röhrchen ein dünner Agarosegel-Faden, in dem die Zellen eingebettet wurden. Das sehr hohe Magnetfeld (18.8 T) ermöglicht die nicht-invasive Detektion von zahlreichen Stoffwechselprodukten in der lebenden Zelle mit hoher Empfindlichkeit.
Damit die Zellen am Leben bleiben, brauchen sie eine Umgebungstemperatur von 37 °C und eine bestimmte Konzentration an gelösten Nährstoffen und Gasen, wie Sauerstoff und Kohlendioxid. Hier kommt der BINDER-Schrank ins Spiel. In diesem wird eine Flüssigkeit durch Zuführung eines genau bestimmten Gas-Luft-Gemischs bei 37 °C gesättigt und anschließend während der NMR-Messung kontinuierlich über dünne Schläuche in das NMR-Spektrometer zu den Zellen geleitetin gasförmigen Zustand versetzt und dieses Gas durch dünne Schläuche in das NMR bzw. in das Röhrchen mit den Stammzellen geleit. Die Gasmischdüse des BINDER-Schranks sorgt dafür, dass die Mischung exakt eingehalten wird und sich das Gas im Schrank gleichmäßig verteilt. Durch kleine Tauchpumpen wird das Medium selbst in seinem Behälter mit dem Gas durchspült und dadurch gesättigt.
Wichtigstes Kriterium für die Auswahl des BINDER-Schranks war dessen Genauigkeit. Denn selbst kleinste Änderungen der Mischung von 5% CO2 und einer genau definierten Menge Sauerstoff im Schrank und damit der den Zellen zugeführten Gasmischung verändern deren Reaktion, und die Versuchsergebnisse wären nicht mehr vergleichbar.
Daneben war der BINDER-Schrank in seiner Standardversion für die Forschung bereits bestens ausgestattet. Neben der Gasregelung mit O2 und CO2 profitieren die Forscher vor allem von den Protokoll- und Reglerfunktionen, die es erlauben, parallel Langzeitmessungen am Spektrometer und die Regelungen am BINDER-Schrank zu verfolgen und die Daten festzuhalten. Die Belegbarkeit der Untersuchungsergebnisse ist für Veröffentlichungen der Ergebnisse wichtig. So kommt der BINDER-Schrank zu besonderen Ehren: Er wird in den Veröffentlichungen der Forschungsergebnisse an allen Punkten erwähnt.
Das Forscherteam ist nicht nur mit dem BINDER-Gerät selbst sehr zufrieden. Paul Ramm vom Institut für Biophysik und Physikalische Biochemie: „BINDER hat uns sehr unterstützt, und das war sehr willkommen, da die Geräte in diesem Bereich ja noch nie eingesetzt wurden und noch keine Erfahrungswerte vorlagen.“
