Revolutionäre ONE-Mikroskopie könnte Parkinson-Früherkennung verändern

Revolutionäre ONE-Mikroskopie könnte Parkinson-Früherkennung verändern

Forschende des Universitätsklinikums Göttingen (UMG) haben eine bahnbrechende Methode zur Abbildung dreidimensionaler Proteinstrukturen entwickelt. Ihr Verfahren, ONE-Mikroskopie genannt, nutzt herkömmliche Lichtmikroskope, um eine Auflösung im Nanometerbereich zu erreichen. Die Technik könnte die Früherkennung von Krankheiten revolutionieren, die mit fehlgefalteten Proteinen zusammenhängen – etwa Parkinson.

Der neue Ansatz kombiniert die Ein-Schritt-Nanometer-Skalierung (ONE-Mikroskopie) mit künstlicher Intelligenz. Die Wissenschaftler:innen betten Zellen in ein wasserabsorbierendes Gel ein, das sich auf das bis zu 15-fache seiner ursprünglichen Größe ausdehnt. Durch diese Expansion werden Moleküle voneinander getrennt und vergrößert, sodass sie unter einem Standard-Lichtmikroskop sichtbar werden.

Das Team testete die Methode an Liquorproben von Parkinson-Patient:innen. Dabei gelang es, giftige Proteinaggregate, die mit der Krankheit in Verbindung stehen, abzubilden und zu klassifizieren. In Kombination mit KI rekonstruiert das System dreidimensionale Proteinstrukturen aus zweidimensionalen Fluoreszenzaufnahmen – eine Aufgabe, für die bisher hochspezialisierte Verfahren wie Kryo-Elektronenmikroskopie oder Röntgentechnologien nötig waren.

Die für die ONE-Mikroskopie benötigte Software steht als Open-Source-Paket kostenlos zur Verfügung. Dadurch ist die Methode leicht zugänglich, kostengünstig und mit Standard-Laborausstattung kompatibel. Ihr Potenzial für die Diagnostik von Protein-Fehlfaltungserkrankungen wurde bereits gewürdigt – unter anderem mit einer Vorstellung in Nature Biotechnology und einem Platz unter den "sieben Technologien, die 2024 im Blick behalten werden" des Nature-Magazins.

Die ONE-Mikroskopie bietet eine einfachere und günstigere Möglichkeit, strukturelle Veränderungen in geschädigten Proteinen nachzuweisen. Da die Methode giftige Aggregate in menschlichen Proben identifizieren kann, ebnet sie den Weg für eine frühere Diagnose neurodegenerativer Erkrankungen. Mit Open-Source-Werkzeugen und herkömmlichen Mikroskopen steht die Technik kurz davor, in Forschung und Klinik breiter eingesetzt zu werden.