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

Laser microdissection (LMD) and laser pressure catapulting (LPC) are used to obtain microscopic samples from histological tissue sections without contact and then subject them to molecular biological analysis. The current technical implementation of LMD and LPC falls far short of theoretical optical capabilities, subjecting samples to thermal and UV irradiation stress, and is only partially compatible with modern immunofluorescence methods. The project aims to develop new approaches for gentler yet more precise optical sectioning and catapulting. To this end, (1) the underlying physical processes will be characterized, (2) the currently used carrier film will be replaced with newly developed coatings, (3) the LMD and LPC processes will be extended to include laser optics, (4) the effect on biological tissue will be comparatively quantified using real-time RT-PCR for tissue mRNA, and (5) the isolation of living cells and microvolumes using LPC will be tested. The project aims to create the basis for techniques that allow the detection of defined single cells in heterogeneous tissues with high sensitivity, their isolation with maximum protection, and thus make them accessible for optimal molecular biological analysis.

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.