New methods for laser microdissection and non-contact transportation of tissue samples and living cells for molecular biological analyses

Durch Laser-Mikrodissektion (LMD) und Laser-Pressure-Catapulting (LPC) werden aus histologischen Gewebeschnitten mikroskopische Proben berührungslos gewonnen und danach molekularbiologisch analysiert. Die derzeitige technische Realisation von LMD und LPC erreicht bei weitem nicht die theoretischen optischen Möglichkeiten, belastet die Proben thermisch sowie durch UV-Bestrahlung und ist nur bedingt mit modernen Methoden der Immunfluoreszenz kombinierbar. Im Projekt sollen neue Wege zum schonenderen und gleichzeitig präziseren optischen Schneiden und Katapultieren entwickelt werden. Dazu sollen (1) die zu Grunde liegenden physikalischen Prozesse charakterisiert werden, (2) die bislang benutzte Trägerfolie durch neu zu entwickelnde Beschichtungen ersetzt werden, (3) die LMD- und LPC-Verfahren laseroptisch erweitert werden, (4) die Wirkung auf biologisches Gewebe durch real-time RT-PCR für Gewebs-mRNA vergleichend quantifiziert werden sowie (5) die Isolation von Lebendzellen und Mikrovolumina durch LPC erprobt werden. Durch das Projekt sollen Grundlagen für Techniken geschaffen werden, die es erlauben, in heterogenen Geweben definierte Einzelzellen mit hoher Empfindlichkeit zu detektieren, bei maximaler Schonung zu isolieren und so einer optimalen molekularbiologischen Analyse zugänglich zu machen.

Das Gemeinschaftsprojekt verlief insgesamt sehr erfolgreich und konnte in den weit überwiegenden Anteilen so realisiert werden, wie ursprünglich geplant. Bei der Realisation des neuartigen Schichtsystems zum Laser-Pressure-Catapulting (LPC) und der Strategie der defokussierten Laser-Mikrodissektion (LMD) wurden sowohl die vorgesehenen Ansätze verfolgt, als auch neue, im Verlauf des Projekts entwickelte Konzepte integriert. Es konnten so mehrere funktionierende Systeme zur verbesserten LMD/LPC entwickelt und getestet werden, und es konnten die jeweils zu Grunde liegenden Prinzipien analysiert werden. Gegenüber den bisherigen Systemen erlauben es die von uns generierten, speziell beschichtete Objektträger vergleichsweise kostengünstig herzustellen, das Gewebe mit verschiedensten optischen Verfahren und Markierungen zu untersuchen, relevante Proben schonend und schneller als bisher zu gewinnen und mit molekularbiologischen Assays hoch sensitiv zu quantifizieren. Die Ergebnisse wurden publiziert, auf Kongressen vorgestellt, und haben zu zwei Patenten geführt, von denen eines vom Industriepartner lizensiert und kommerziell genutzt werden soll. Das Projekt hat damit einen großen Erkenntnisgewinn über die Erzeugung geeigneter Schichtsysteme geliefert, Aufklärung über die Mechanismen von LMD und LPC gebracht sowie eine neue, praktisch nutzbare Nanotechnologie befördert.