Echtzeit-Updates aus der Petrischale

US-Forscher haben ein Sensorsystem entwickelt, mit dem sich Zellkulturen laufend überwachen lassen.

Wissenschaftler am California Institute of Technology arbeiten an einer neuartigen Petrischale, die ein Bild der darin wachsenden Zellkulturen erfassen kann und dieses anschließend an einen Laptop sendet – und zwar während des Aufenthalts im Brutschrank. Ein Prototypmodell namens ePetri besteht aus Legosteinen und einem Bildsensor aus einem Handy.

"Normalerweise lässt man die Zellen im Brutschrank und schaut sie sich dann regelmäßig an", sagt der Biologieprofessor Michael Elowitz, der zu den Autoren der Studie gehört. "Bei ePetri ist es so, als bekäme man dauernd Twitterbotschaften und nicht nur ab und zu eine Postkarte."

Die Probe wird dazu auf einem kleinen Bildsensorchip platziert, der den Bildschirm eines Android-Smartphones als Lichtquelle nutzt. Das ganze System wird dann im Brutschrank platziert. Der Bildsensor hängt wiederum mit einem Kabel an einem Laptop. Während des Wachstumsvorgangs entstehen Aufnahmen der Zellen in Echtzeit, die dann vom Laptop zusammengesetzt werden. So können Wissenschaftler in hoher Auflösung sehen, was in der Petrischale passiert.

Die Auflösung ist dabei ähnlich hoch wie die traditioneller Mikroskope, fein genug, um die Inhalte von Zellkernen zu sehen, wie Elowitz' Kollege Changhuei Yang sagt, der am Caltech Elektrotechnik und Bioingenieurwesen lehrt.

Der Blick in die Zellen während des Brutvorgangs hat eine Reihe von Vorteilen. So ist jedes der ePetri-Systeme sein eigenes linsenloses Mikroskop. Zahlreiche Proben können gleichzeitig automatisch per Laptop überwacht werden. Hinzu kommt, dass sich ein normales Mikroskop nur auf einen kleinen Teil der Probe konzentriert – hier können die Forscher jedoch ein Gesamtbild sehen. Das dürfte etwa in der Stammzellenforschung sehr sinnvoll sein, wo die Ausdifferenzierung über die ganze Zellkultur erfolgt.

Die Caltech-Forscher arbeiten außerdem an einem abgeschlossenen System, das gleich seinen eigenen Brutschrank mitbringt – als eine Art Schreibtisch-Diagnosewerkzeug, das in einer Arztpraxis etwa für Bakterienproben genutzt werden könnte. So müssten keine externen Labore mehr bemüht werden.

"Die geringen Kosten erlauben uns, sehr kreativ darüber nachzudenken, wie sich die Technik in Zukunft nutzen lässt", sagt Jeffrey Morgan, Professor an der Brown University, der die Studie kennt. Beispielsweise sieht er Anwendungsmöglichkeiten bei Medikamententestreihen mit hohem Durchsatz. (bsc)