„Tintenstrahldrucker“ isoliert Zellen

Für die Erforschung von neuen Medikamenten müssen Forschende häufig eine einzelne Zelle isolieren. Da die Zellen klein und empfindlich sind, ist das technisch sehr schwierig. Vieles kann dabei schiefgehen. Ein neues Verfahren soll Sicherheit bringen.

cytena Drucker Zellen Einkapselung
Der "Drucker" tropft exakt einen Tropfen Flüssigkeit auf die Zelle, und zwar ohne physischen Kontakt mit ihr aufzunehmen. © Cytena GmbH

Die Isolation, Sortierung und Analyse einzelner biologischer Zellen hat in den vergangenen Jahren in den Lebenswissenschaften enorm an Bedeutung gewonnen. Die Trennung von Einzelzellen ist enorm wichtig sowohl für klinische Zulassungsverfahren als auch für die Erforschung von neuen Medikamenten gegen Krebs oder Immunerkrankungen. Ebenso können hiermit Fortschritte in der Stammzellentherapie erzielt werden.

Diese Vereinzelung ist allerdings aufwändig und nicht ganz einfach. Um Leben zu können, benötigt die Zelle eine geeignete und sie schützende Umgebung. Dafür wird die Zelle zumeist in einen Tropfen spezieller Flüssigkeit eingekapselt. Weil dafür bisher physischer Kontakt mit der Zelle aufgenommen werden musste, existiert immer auch das Risiko, dass die Zellen dadurch zerstört werden oder aber durch den Kontakt verunreinigt werden.

Abhilfe schafft ein neues Verfahren („Mono-cy-Clone“), dessen Entwicklung vom Bundesforschungsministerium gefördert wurde. Es wird jetzt bei den Biotechnologietagen in Würzburg präsentiert.

Kamera fokussiert die Zelle

Die Forschenden haben ein Verfahren entwickelt, in dem die Einkapselung der Zelle ohne mechanischen Kontakt abläuft. Das System kombiniert optische Sensorik mit einer Art Tintenstrahldrucker. Und das funktioniert, vereinfacht gesagt, so: Bevor sie eingekapselt wird, lokalisiert und fokussiert eine hochauflösende Kamera die Zelle. Eine Software berechnet die zugehörigen Zellbewegungen.

Dann kommt der Drucker ins Spiel: Er tropft exakt einen Tropfen Flüssigkeit auf die Zelle, und zwar ohne physischen Kontakt mit ihr aufzunehmen. Trotzdem ist die Druckpatrone nur einmal nutzbar, um Verunreinigungen bei späteren Einkapselungen zu vermeiden.

Die Cytena GmbH, die eng in das Projekt eingebunden war und unter anderem die Software entwickelt hat, hat sich das Verfahren inzwischen patentieren lassen.

Das Projekt

Das Projekt Mono-cy-Clone „Einzelzelldruck für die biopharmazeutische Produktion und Zelltherapie“ wird von Januar 2016 bis Juni 2019 im Rahmen der Fördermaßnahme „KMU-innovativ: Biotechnologie – BioChance (16. Runde)“ vom BMBF mit rund 1,5 Millionen Euro gefördert.