Kleine extrazelluläre Vesikel: Hochauflösende Mikroskopie erlaubt tiefe Einblicke

[22.05.2023] Kleine extrazelluläre Vesikel (sEVs) sind winzige Bläschen im Zellinneren, ihr Durchmesser liegt zwischen 30 und 200 Nanometer (=Milliardstel Meter). In ihrem Inneren beherbergen sie Nukleinsäuren, Lipide und Proteine, die sie an andere Zellen weitergeben. Wie diese sEVs genau entstehen und welche Zellen sie unter welchen Bedingungen aufnehmen, blieb bisher weitgehend unerforscht. Vor allem deshalb, weil geeignete Bildgebungstechnologien fehlten. Aber die jüngsten Entwicklungen in der Superauflösungsmikroskopie, insbesondere die Einzelmolekül-Lokalisierungsmikroskopie (single-molecule localisation microscopy, kurz: SMLM), haben das Detailverständnis enorm verbessert. PD Dr. Basant Thumar Kumar von der Kinderklinik III des Universitätsklinikums Essen und Wissenschaftler der Medizinischen Fakultät der Universität Duisburg-Essen hat kürzlich ein Review veröffentlicht, in dem er mit Mainzer Kolleg:innen des Max Planck Institut die technischen Fortschritte der SMLM im Hinblick auf die EV-Forschung erörtert.

Sie zeigen, wie die SMLM es möglich macht, die dynamischen Wechselwirkungen zwischen sEV und Empfängerzellen auf Nanoebene zu verfolgen. Entscheidend ist den Autor:innen zufolge hierbei die Markierungstechnik, die es erlaubt, einzelne Proteine und Nukleinsäuren innerhalb der Vesikel sichtbar zu machen. „Auf diese Weise kann nun schrittweise die sEV-Heterogenität aufgeklärt werden, verschiedene sEV-Subpopulationen mit unterschiedlichen Funktionen definiert und ihre Halbwertszeiten gemessen werden. Wenn darüber hinaus maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz die Auswertung dieser Vielzahl an Daten unterstützen, würde das zukünftig eine Verwendung von sEVs als Biomarker ermöglichen, so die Autor:innen: „Zukünftig wäre es denkbar, Medikamente mithilfe von sEVs zu verabreichen und sogar Krebszellen zu überwachen, um das Entstehen von Rückfällen, Therapieresistenzen und Metastasierung besser zu verstehen“, sagt PD Dr. Basant Kumar Thakur, der Hauptautor der Publikation.

„Die Biologie der EV-Biogenese und -Aufnahme blieb weitgehend unerforscht, weil geeigneten Technologien fehlten, insbesondere für die mehrfarbige Bildgebung. Die Einzelmolekül-Lokalisierungsmikroskopie trägt dazu bei, weitere Erkenntnisse über die Halbwertszeit von EVs zu gewinnen und darüber, wie sie in verschiedene Zellkompartimente gelangen. Das eröffnet ganz neue Perspektiven in der EV-Biologie“, fügen Dr. Jamal Ghanam und Dr. Venkatesh Kumar Chetty, die Erstautoren der Veröffentlichung, hinzu.

Link zur Originalveröffentlichung:
Single Molecule Localization Microscopy for Studying Small Extracellular Vesicles